Методы очистки воды - ионообменные смолы

Для анионитов

Для катионитов

R^-h⁺+ме⁺ r^-ме⁺ + н⁺

Эта реакция обратима, так как слева направо происходит поглощение ионитом катионов солей (ме⁺) из раствора, а справа налево происходит регенерация кислотой ионита от солевой формы до исходной водородной формы;

R⁺OH^- + r⁺x^- + OH^-

Здесь мы видим ту же схему реакций, только не с катионами, а с анионами.

Таким образом с помощью ионного обмена осуществляется очистка воды от:

• Ионов жесткости - Ca²⁺ и Mg²⁺ - умягчение воды, для снижения жесткости.
• Ионов тяжелых металлов: Zn, Cr, Hg, Cu, Ni...
• Аммиака и аммойных солей
• Анионов: Cl^-, SO₄^2-,ChS^-,Cn^- и т.д.
• Радиактивных загрязнений.

Классификация ионитов, ионообменные смолы.

Ионообменные смолыИонообменные смолы нашли широкое применение во всем мире в устройствах по водоочистке. Это мелкие шарики из полимерных материалов, насыщенных ионами, способные изымать из воды различные ионы, взамен отдавая свои; их для удобства назвали “ионообменными смолами”, хотя правильное научное название их – “иониты”. По структуре иониты подразделяются на гелевые, способные к ионообмену только в набухшем состоянии, макропористые и промежуточной структуры.

Если иониты обменивают анионы – это аниониты; если катионы – катиониты.

Аниониты классифицируются как сильноосновные (обмен анионов происходит при любых значениях рH), слабоосновные (обмен анионов из кислот – рH 1- 6), смешанной активности.
Катиониты бывают сильнокислотные, способные к ионообмену при любых значениях рH, и слабокислотные – ионообмен при рH больше 7.

Основными показателями ионитов являются влажность, которая химически связана в смоле, весовая и объемная (определяющиеся стандартными методами) и рабочая ионообменная (зависящая от размеров слоя смолы, от свойств растворов) емкости.
Метод ионообменных смол с наибольшим успехом применяется для решения таких проблем с водой, как удаление растворенного железа из воды и умягчение жесткой воды.

Ионообменные смолы, ионный обмен

Ионный обмен с помощью ионообменных смол применяется в водоочистке с середины прошлого века. Ионообменная смол а – состоит из мелких (около миллиметра) шариков из полимерных материалов. Шарики смолы улавливают и впитывают из воды ионы различных загрязнений, меняя их на безобидные ионы других веществ. Т.е. Осуществляется ионный обмен, поэтому смолы называются ионообменные или иониты.

Ионообменные смолы - нерастворимые высокомолекулярные соединения с функциональными ионогенными группами, способными вступать в реакции обмена с ионами раствора. Некоторые типы ионитов обладают способностью вступать в реакции комплексообразования, окисления-восстановления, а также способностью к физической сорбции ряда соединений. Иониты имеют гелевую, макропористую и промежуточную структуру.

Иониты гелевой структуры не пористые и осуществляют ионный обмен в набухшем состоянии.

Иониты макропористой структуры имеют большую поверхность из-за значительного количества пор, и способны к очистке воды и в набухшем, и в ненабухшем состоянии.

Гелевые иониты имеют большую обменную емкость, чем макропористые, но уступают им по осмотической стабильности, химической и термической стойкости.

Иониты делятся на аниониты и катиониты, которые меняются соответственно анионами и катионами.

Аниониты делятся на:

· Слабоосновные, обмен анионов осуществляется при ph 1-6

· Сильноосновные, обмен анионами любой степени диссоциации осуществляется при любых значениях ph

· Промежуточная и смешанная активность

Катиониты делятся на:

· Слабокислотные, обмен катионами осуществляется при любых значениях pH

· Сильнокислотные, обмен катионами происходит в щелочных средах pH>7

В основном, иониты выпускаются в солевой (натриевая, хлористая) и смешанно-солевой форме (натрий-водородная, гидроксильно-хлоридная), бывают иониты в водородной и гидроксильной форме.

Ионообменная смола в данных формах используется в пищевой, химической, фармацевтической, медицинской, атомной промышленности. Различные смеси смол используются в фильтрах для воды смешанного действия. Например, универсальные системы очистки воды от железа и умягчения воды: lm-fmn.

У ионообменных смол есть важный показатель – влажность. Так как в силу гидрофильности функциональных групп ионообменных смол влага, содержащаяся в смоле, является "химически связанной". Причем специальное удаление этой влаги приведет при последующем использовании смолы только к физическому разрушению гранул. "внешняя" же влага, не связанная химически с функциональной группой смолы, как правило, удаляется перед упаковкой или с помощью центрофугирования или фильтрования.

Смолы упаковываются по определенному объему и весу. Для разных систем очистки воды варьируется насыпной вес влажной ионообменной смолы, основанный на отношения веса к объему (кг/м³).

Также используются весовая, объемная и рабочая ионообменная емкость, характеристика ионообменных смол. Весовая и объемная емкости – стандартные показатели, которые определяются в лаборатории производителя и указываются в паспортных данных смол.

Рабочая ионообменная емкость – индивидуальна, так как зависит от геометрических размеров слоя смолы и от конкретных характеристик обрабатываемых растворов (уровня регенерации, скорости потоков, концентрации растворенных веществ, требуемых показателей качества обрабатываемого раствора, точного размера частиц).

Изготовители ионообменных смол с помощью дополнительных исследований определяют данные, на основании которых можно рекомендовать оптимальные технологии сорбции-десорбции.

Подробнее ознакомится с перечнем ионообменных смол можно в разделе: фильтрующие среды для водоподготовки.

Дата добавления: 2014-01-06