Іонообмінні установки
Міністерство освіти та науки РФ
2. Іонний обмін у водопідготовці
3.1 Органічні іоніти
3.2 Неорганічні іоніти
4. Іонообмінна адсорбція
6. Іонообмінні установки серії SF
7. Сучасні побутові та промислові іонообмінні фільтри водопідготовки
7.1 Фільтри безперервної дії
7.2 Іонітові протиточні фільтри для пом'якшення та знесолення води
8. Устаткування іонообмінних установок
8.1. Протиточна регенерація іонообмінних смол для водопідготовки
8.2 Іонообмінна смола "Ультраіон А"
Основні проблеми з водою
У більшості випадків вода, що надходить як зі свердловини, так і з муніципальної водопровідної системи, потребує попередньої обробки, метою якої є доведення якості води до діючих нормативів.
Судити про якість води та її відповідність або невідповідність встановленим нормам можна лише на підставі максимально повного хімічного та бактеріологічного аналізу. Тільки на основі аналізу можна робити остаточний висновок про ту проблему чи комплекс проблем, з якими доведеться мати справу.
Найбільш поширеними неприємностями з водою, з якими доводиться стикатися такі:
-Наявність у воді нерозчинених механічних частинок: піску, суспензій, іржі, а також колоїдних речовин.
-Присутність у воді розчиненого заліза та марганцю.
-Жорсткість, яка визначається кількістю розчинених у воді солей кальцію та магнію.
-Наявність у воді неприємного присмаку, запаху та кольоровості.
Природно, що наведений вище список не вичерпує всієї різноманітності проблем, що виникають з водою, проте знайомить Вас знайпоширенішими їх.
Методи покращення якості води залежно від забруднення
Обробка води з метою підготовки її для пиття, господарських та виробничих цілей є комплексом фізичних, хімічних та біологічних методів зміни її первісного складу. Під обробкою води розуміють як очищення її від низки небажаних і шкідливих домішок, а й поліпшення природних властивостей шляхом збагачення її інгредієнтами, що бракують. [17]
У принципі існує два методи покращення якості води:
-Метод хім. добавок для зв'язування небажаних елементів
-Метод усунення самих домішок із води
З назви самих цих методів видно, що метод усунення кращий, ніж введення додаткових хімічних інгредієнтів, що може призвести до появи побічних ефектів.
| Проблема з водоюКолірністьМутністьЖорсткістьЗапахТемпература водиВодневий показник pHАміакНітритиНітратиВільний хлорХлоридиФосфор загальнийКремній загальнийМонофосфатиМарганець загальнийМагнійПоташЕлектропровідністьКарбонатиСульфатиОкислюваністьХлор залишковийОрганічний вуглецьКисеньЗагальне залізоЗагальна кількість бактерійФекальні коліформиЗагальні коліформи | Метод рішенняФільтрування на активованому вугіллі/ коагуляція + фільтрація Фільтрування на активованому вугіллі/ коагуляція + фільтрація Іонний обмін/зворотний осмос Фільтрування на активованому вугіллі /озонова обробка/аерація Охолодження Регулювання pH/аерація/нейтралізація/ /іонний обмін/зворотний осмосОзонування/хлорування Іонний обмін/зворотний осмос Фільтрація на активованому вугіллі Іонний обмін/зворотний осмос/фільтрація на активованому вугіллі Зворотний осмос Зворотний осмос Зворотний осмос Деманганація Іонний обмін/зворотний осмос Іонний обмін/зворотний осмос Іонний обмін/зворотний обмін/зворотний осмос Іонний обмін/зворотний осмос Фільтрування на активованому вугіллі Фільтрування на активованому вугіллі/озонування + фільтрація на активованому вугіллі Аерація (при низькому вмісті) Знезалізнення Дезінфекція (Озонування/хлорування /УФ обробка) |
Необхідність доочищення води
Вода, що надходить до нашого будинку, в більшості випадків вимагає доочищення. Це пов'язано з тим, що проходячи через труби, набирає досить багато сторонніх домішок, які шкідливі для здоров'я, а деякі солі на станціях водопідготовки не видаляються. А щоб всі біохімічні процеси в організмі людини протікали в оптимальному режимі, вода повинна мати певну якість:
Вода має бути абсолютно чистою. Вона має містити хлору та її органічних сполук, солей важких металів, нітратів, нітритів, пестицидів, ксенобіотиків, бактерій, вірусів, грибків, паразитів, найпростіших, органічних речовин тощо.
Вода має бути "рідкою", біологічно доступною, легкозасвоюваною, тобто. ступінь поверхневого натягу між молекулами води не повинна бути надто великою. Водопровідна вода має ступінь поверхневого натягу до 73 дин/см, а всередині та позаклітинна вода близько 43 дин/см. Клітці потрібна велика кількість енергії для подолання поверхневого натягу води.
Вода має бути середньої жорсткості. Так як і дуже жорстка і дуже м'яка вода однаково неприйнятна дляклітин.
Вода має бути нейтральною.
Вода має бути слабомінералізована для підтримки електролітного складу рідин організму.
Яким чином ми можемо змінити фізико-хімічні властивості води, щоб зробити її: чистою, "рідкою", біологічно доступною, легкозасвоюваною, безпечною, хімічно активною, саме такою, щоб вона відповідала потребам живої клітини?
Ми можемо: прокип'ятити, відстояти, профільтрувати, заморозити і розморозити, електроактивувати, мінералізувати, змінити рН за допомогою хімічних методів, омагнітити, дистилювати, впливати на неї світлом, звуком, біополем та багато іншого. [17]
2. Іонний обмін у водопідготовці
іонообмін смола вода очищення
ІОННИЙ ОБМІН - це оборотна хімічна реакція, при якій відбувається обмін іонами між твердою речовиною (іонітом) та розчином електроліту.
У водопідготовці іонний обмін застосовують пом'якшення, знесолення води, селективного видалення різних іонів тощо. Вода, що підлягає очищенню, проходить через один або систему фільтрів, заповнених іонітами, що підбираються залежно від необхідної задачі. Іоніти видаляють із води відповідні іони та обмінюються з водою еквівалентними кількостями інших іонів, які спочатку перебували в іоніті. Іони, що обмінюються, називаються протиіонами. Іоніти складаються з нерухомого каркаса - матриці та функціональних груп - фіксованих іонів, які жорстко прикріплені до матриці та взаємодіють із протиіонами.
Залежно від знака заряду протиіонів іоніти ділять на катіоніти та аніоніти. Якщо протиіони заряджені позитивно, тобто. є катіонами (наприклад, іони водню Н+ або іони металів), іонітом називають катіонітом. Якщо протиіони зарядженінегативно, тобто. є аніонами (наприклад, іон гідроксилу ОН або кислотні залишки), іонітом називають аніонітом.
Основними характеристиками іонітів є: селективність, робоча обмінна ємність та кінетика іонного обміну.
Селективність іоніту показує, наскільки ефективно іоніт здатний видаляти ті чи інші протиіони у присутності інших протиіонів, що конкурують. Селективність іонітів визначається природою матриці іоніту, типом функціональних груп, концентрацією протиіонів у розчині тощо. Як правило, селективність іонітів зростає зі збільшенням заряду протиіону, а серед іонів з тим самим зарядом - зі збільшенням атомної ваги. Тобто, чим важчий протиіон і чим вищий його заряд, тим більшу селективність виявляє до нього іоніт. Типовий ряд селективності показаний нижче:
Виняток становлять протиіони, які утворюють малодисоціюючі сполуки з фіксованими групами, наприклад, слабоосновні іоніти з аніонами слабких кислот (карбонатами) або деякі цеоліти з амонієм. Крім того, можливі специфічні взаємодії, що базуються на хелатному ефекті або на ситовому ефекті.
Звернення селективності спостерігається зі збільшенням концентрації розчину. Наприклад, двозарядні протиіони можуть бути витіснені з іоніту однозарядними протиіонами при контакті з розчином, що містить однозарядні протиіони у високій концентрації. Цим визначається найважливіша властивість іонітів - їх здатність до регенерації після насичення іонами, що видаляються з води, шляхом промивання приблизно 5-6% розчинами кислот (для катіонітів) або лугів (для аніонітів) або 10-12% розчинами солей. Саме ця властивість дозволяє багаторазово протягом кількох років використовувати завантаження іонітів для очищення води.
Величина робочоїобмінної ємності визначає, як довго може працювати іоніт в даних умовах до першого проскоку іона, що поглинається, у фільтрат, а, отже, показує ресурс роботи іоніту в процесі водопідготовки. Зазвичай обмінну ємність прийнято виражати в еквівалентах на літр набряклого іоніту.
Кінетика іонного обміну визначає швидкість протікання іонообмінної реакції і, отже, необхідну швидкість фільтрування. На швидкість іонного обміну впливають такі фактори: доступність фіксованих іонів усередині каркасу іоніту, розмір гранул іоніту, температура, концентрація розчину і т.д.
Загальна швидкість процесу іонного обміну може бути представлена як сукупність процесів, що відбуваються в розчині (дифузія протиіонів до зерна та від зерна іоніту) та в іоніті (дифузія протиіонів від поверхні до центру зерна іоніту та у зворотному напрямку; обмін протиіонів іоніту на протиіони з розчину) :