Пом'якшення & регенерація іонообмінної смоли

Іонообмінна смолаЄ полімерною сполукою, нерозчинною в кислотах, лужних розчинах і органічних розчинниках. Він має високу фізичну та хімічну стабільність і є важливим матеріалом, що використовується у водоочищенні, хімічному поділі, біологічному поділі та інших областях. Його принцип полягає у використанні іонних функціональних груп на смолі для хімічної реакції з іонами в розчині, тим самим досягаючи поділу та очищення іонів.

Елементи, які складають іонообмінну смолу, зазвичай є вуглець, водень, кисень, азот і сірку. Складовими одиницями є полімерний кістяк, функціональні групи, приєднані до кістяка, і обмінні іони у функціональних групах. Полімерна основа являє собою тривимірну багатовимірну сітчасту структуру з взаємопов'язаними полімерними ланцюгами, що не заплутуються, не беруть участь в іонообмінних реакціях, і ланцюги являють собою заряджені функціональні групи з іонами протилежного заряду, звані обмінними іонами або протиіонами. Полімерна основа і функціональні групи не можуть вільно переміщатися, але протиіони можуть дисоціювати на іони, що вільно рухаються в розчині. Здатність до обміну з іншими протиіонами того ж заряду ззовні за певних умов та процесу дисоціації або дозволу оборотна, що визначає іонообмінні характеристики смоли.

Процес утворення та хімічна структура сильної кислоти катіонного обміну смоли

Надмірна жорсткість води викликає багато незручностей для багатьох галузей промисловості.Наприклад, у побутовій воді надмірна жорсткість води зменшить смак питної води, а у серйозних випадках вплине на здоров'я людини. У водопостачанні котла іони жорсткості у воді також генеруватимуть шкалу котла в котлі, яка не тільки витрачає паливо, а й викликає вибухи. В області опріснення морської води існує не тільки велика кількість Na. + , К + , Кл - , CO₃ 2- , І ТАК₄ 2- , але також висока концентрація Ca 2 + та Mg 2 + Без будь-якої обробки буде осаджувати велику кількість опадів і викликати незворотне масштабування всередині системи, знижуючи швидкість відновлення води та стабільність роботи, тим самим збільшуючи експлуатаційні витрати. Тому, чи то з погляду внутрішньої безпеки води чи системи опріснення проти обростання та інгібування накипу, неминуче контролювати жорсткість води у певному діапазоні.

Змінні іони, які переносяться на катіонній смолі, що використовується для пом'якшення води, зазвичай є Na. + І H + , Який може реагувати з Ca 2 + І Mg 2 + У рішенні. Na-типу катіонообмінна смола, наприклад, в розчині при кімнатній температурі і низькій концентрації, завдяки сильнішому спорідненості між Ca 2 + (Або мг 2 + ) І катіонообмінна смола, реакція вправо, Na + У смолі безперервно замінюється на Ca 2 + (Або мг 2 + ) До рівноважної реакції; коли концентрація Na + розчині більше (тобто смола додається в насичений фізіологічний розчин або розчин HCl), всю реакцію проводять до точки, де концентрація Na + розчині більше (т. е. в смолу додають насичений фізіологічний розчин або розчин HCl ), вся реакція протікатиме вліво, т.е. е. Ca 2 + (Або мг 2 + ) У смолі безперервно десорбується для регенерації іонообмінної смоли.

Пом'якшення та регенерація Na+ Обмінна смола

Іонообмінні смоли

Технологія іонного обміну дозволяє використовувати в якості основи різні матеріали.

Структура іонообмінних смол

Іонообмінні смоли — іоніти в зернистій формі. Це синтетичні органічні сполуки у формі гранул, невеликих кульок, діаметр яких становить від 0,3 до 1,5 мм. утворюється в ході полімеризації (у двох випадках) або поліконденсації (в останньому випадку).

У молекулярній структурі смоли знаходяться радикали основного або кислого типу Іони, що знаходяться на них, здатні заміщатися іонами однойменного знака з розчину, який контактує з іонітом. смолу можна відновити до початкового стану.

Саме радикали визначають, які властивості матиме іонообмінна смола:

• аніоніт або аніонообмінна смола - обмінюється аніонами.



• катіоніт або катіонообмінна смола - обмінюється катіонами.₂ - , HSO₃ - .

Якісні характеристики

Іонообмінні смоли мають різні властивості, що робить можливим їх тонкий підбір для конкретних цілей водопідготовки в залежності від хімічного складу вихідної води.

• ємність іоніту. Також зустрічається інший термін - іонообмінна здатність.Кількість іонів, здатних обмінюватись на одиницю маси або обсягу іонообмінної смоли. Розрізняють повну та корисну ємності. Повна характеризує теоретичний максимум, корисна визначає межу практичного застосування матеріалу в конкретних умовах з урахуванням допустимої кількості проскоків іонів і т.п;



• об'ємне навантаження. Співвідношення об'єму розчину до об'єму смоли за одиницю часу. Дозволяє визначити періодичність регенерації;



• потік іонів. Добуток об'ємного навантаження на солевміст розчину;



• проскок іонів. Зміст іонів у воді, що пройшла обробку;



• пробою іоніту. Допустимий проскок іонів, після якого подальша обробка недоцільна;



• стирання іонообмінної смоли. Зношування частинок іоніту внаслідок тертя один про одного.

Розглядаючи як іоніту кілька варіантів смол, віддавати перевагу необхідно тим, які відповідають наступним вимогам:

• механічна міцність частинок іоніту Під цим розуміється стійкість до стирання, утворення тріщин та розколювання;



• смола повинна надавати мінімальний вплив на тиск розчину. Для цього підбирають матеріал із мікросферами діаметром 0,3-1,2 мм. Якщо режим роботи станції протиточний, а шари смоли статичні, тоді віддають перевагу сферам однакового діаметра;



• частинки смоли повинні бути стійкими до висолення. Тобто. іоніт не повинен бути джерелом вторинного забруднення розчину залишками полімеризації. Це особливо актуально для харчової промисловості та у сферах, де потрібна дуже чиста вода.

Іонообмінні смоли не можна застосовувати у разі присутності в оброблюваній воді наступних речовин:

• емульсій, колоїдів, суспензій;



• розчинених органічних речовин;



• великої кількості розчинених газів;



• сильних окислювачів, включаючи озон та хлор.

Різновиди смол

Як ми говорили раніше, залежно від знака іонів, що беруть участь в обміні, розрізняють катіоніти та аніоніти. Зупинимося кожному з цих видів докладніше.

Катіоніти

Залежно від типу радикалу катіонообмінники бувають сильнокислотними та слабокислотними.

У сильнокислотних катіонообмінних смолах важлива роль відводиться радикалам HSO₃ - . Цей матеріал сьогодні представлений переважно сульфополістирольними смолами. Сильнокислотні катіоніти працюють щодо будь-яких катіонів.

Слабокислотні катіоніти виготовлені на основі поліакрилу. Радикали - COOH-. Такі іоніти знаходять широке застосування станціях пом'якшення води з таких причин:

• зв'язуються тільки з Ca 2+ , Mg 2+ та Na + у складі бікарбонатів. При цьому взаємодія з тими ж катіонами, але в рівновазі з аніонами сильних кислот неможлива. Мова про розчини з сульфатами, хлоридами та нітратами;



• добре відновлюються за допомогою розчинів для регенерації.

Все вищезгадане також відрізняє слабокислотні катіоніти від сильнокислотних.

Аніоніти

Серед аніонообмінних смол також є слабо- та сильноосновні. Перші здатні пов'язувати кислотні залишки лише слабких кислот, наприклад, борної чи вугільної. Тоді як основні аніоніти можуть пов'язувати будь-які кислотні залишки.

Слабоосновні іонообмінні смоли виробляють на основі полістиролу або поліакрилу. Це третинні аміни. Такі іоніти легко піддаються відновленню.

Сильноосновні аніонообмінні смоли - четвертинні аміни. Як базу для таких матеріалів використовують полістирол або поліакрил. Розрізняють 2 типи таких смол:

• тип 1. Іоногенна група – триметиламоній.Відрізняється сильною основністю, має високу спорідненість до CO₂ та SiO₂має невелику ємність і погано відновлюється при регенерації;



• тип 2. Іоногенна група диметилетаноламонію. Менш основний та хімічно стійкий, ніж тип 1, але більш ємний та ефективний при відновленні.

Для порівняння смол по повній ємності зручно використовувати таку таблицю.

Чи потрібна іонообмінна смола з конкретними характеристиками? Ми допоможемо визначитись із вибором. Також підберемо станцію водоочищення з різним ступенем автоматизації за доступною ціною. Звертайтеся за допомогою до чату або за телефонами, вказаними у шапці сайту.