Ионообменные смолы (иониты) - это твердые зернистые материалы, практически нерастворимые в воде и обычных растворителях, содержащие активные (ионогенные) группы кислотного или основного характера с подвижными ионами.
Ионообменные смолы в основном применяют:
для умягчения и обессоливания воды в теплоэнергетике и других отраслях;
для разделения и выделения цветных и редких металлов в гидрометаллургии;
при очистке возвратных и сточных вод;
для регенерации отходов гальванотехники и металлообработки;
для разделения и очистки различных веществ в химической промышленности;
в качестве катализатора для органического синтеза.
Ионообменные смолы используются в котельных, теплоэлектростанциях, атомных станциях, пищевой промышленности (при производстве сахара, алкогольных, слабоалкогольных и других напитков, пива, бутилированной воды), фармацевтической промышленности и других отраслях, а также для хозяйственно-питьевого водоснабжения (в системах водоочистки загородных домов, коттеджей, дач для удаления солей жесткости, или умягчения воды).
Смола для фильтра может задерживать ионы различных примесей (начиная от металлов и заканчивая солями жесткости), меняя их на безопасные и безвредные ионы других веществ.
Обмен ионами позволяет изменять ионный состав обрабатываемой жидкости, не изменяя суммарного числа зарядов, находившихся в этой жидкости до процесса обмена.
Существует ряд параметров, по которым различают ионообменные смолы (ИОС), а именно:
1. По заряду иона
I. Катиониты - иониты с положительно заряженными ионами (Na+, Н+ и др.).
По степени ионизации (способность к ионному обмену) катиониты делят на сильно- и слабокислотные.
Сильнокислотные катиониты в качестве функциональной (ионогенной) группы содержат сульфогруппы SO3H или фосфорнокислые РО(ОН) 2 группы, слабокислотные - карбоксильныеCOOH и фенольные C6H5OH группы.
Cильнокислотные катиониты способны обмениваться ионами (диссоциировать) при любом значении рН (0-14). Слабокислотные катиониты диссоциируют при pH>7.
II. Аниониты - иониты с отрицательно заряженными ионами (ОН-, Сl- и др.).
Аниониты делят на сильноосновные и слабоосновные.
Сильноосновные аниониты в качестве функциональной группы содержат четвертичные аммониевые основания R3NOH, слабоосновные - первичные NH2 и вторичные NH аминогруппы.
Сильноосновные аниониты диссоциируют при любом значении рН (0-14), слабоосновные - при pH<7.
2. По структуре матрицы
I. Гелевая структура
ИОС с гелевой структурой лишены истинных пор и способны обмениваться ионами только в набухшем (гелеобразном) состоянии. Для достижения данного состояния смолу помещают на некоторое время в воду. Размер пор в таком типе смол составляет 1 нм.
II. Пористая (макропористая) структура
Данная структура называется так потому, что на поверхности ионита (ионообменной смолы) находится большое количество пор, которые способствуют ионообменному процессу. Размер пор в смоле с макропористой структурой составляет 100 нм.
III. Промежуточная структура
Среднее по свойствам между гелевой и пористой структурами.
Отличительной особенностью ионообменных смол с различной структурой является то, что иониты с гелевой структурой обладают большей обменной емкостью, чем смолы с макропористой структурой. В свою очередь ионообменные смолы с пористой структурой превосходят гелевые по осмотической стабильности, химической и термической стойкости, т.е. они могут задерживать большее количество примесей практически при любой температуре воды.
3. По типу матрицы
Промышленные ионообменные материалы (ионообменные смолы), которые применяют для очистки воды, относятся к типу полимерных синтетических смол, отличающихся размерами и структурой их молекул.
Приблизительно 90% товарных синтетических ионообменных смол получено на основе сополимеризации либо полистирола, либо полиакрилата и дивинилбензола.
Таким образом, различают ионообменные смолы с полистирольной или с полиакриловой матрицей.
Получение полистирольной матрицы ионитов. Мономер стирол при нагреве полимеризуется в твердый полистирол. Этот продукт растворим в органических растворителях, а после введения в него гидрофильной функциональной группы, растворим в воде. Чтобы предотвратить такого рода растворимость и для усиления межмолекулярных связей в стирол вводят второй мономер для поперечной сшивки (структурирования). Наиболее часто используется мономер дивинилбензол (ДВБ). При увеличении доли дивинилбензола в смеси мономеров пропорционально нарастает количество сшивок, что приводит к меньшей подвижности полимерных цепочек за счет усиления межмолекулярных связей. В результате полимер приобретает большую устойчивость к воздействию окислителей, т.е. к деструктуризации, и вместе с тем снижается его способность к активизации, т.е. к процессу прививки функциональных групп, а в процессе работы уменьшается способность к сорбции-десорбции ионов. Поэтому при производстве ионообменных смол используется оптимальное количество дивинилбензола - 7-12% по весу. Сферическая форма частиц, характерная для большинства ионообменных смол - результат проведения процесса в условиях суспензионной полимеризации. Этот метод основан на том, что стирол практически нерастворим в воде, а смесь мономеров (стирол, дивинилбензол и инициатор) при перемешивании распадаются на мелкие мономерные капельки и образуют взвесь в воде - так называемую суспензию. В воду добавляют суспендирующие агенты, которые способствуют образованию капелек мономерной фазы и одновременно стабилизируют эти капельки в процессе полимеризации. В результате, после окончания реакции полимеризации весь полимер представляет собой твердые сферические частицы. Размер этих частиц зависит от геометрии реактора, природы стабилизатора и скорости перемешивания. После проведения реакции твердые полимерные шарики отмывают от суспендирующих агентов и сушат. Необработанный продукт из полимеризатора содержит некоторое количество нежелательных крупных и очень мелких частиц. Поэтому после сушки необработанные полимерные частицы проходят стадию разделения на необходимые фракции по размерам и после активации получаются зерна ионообменных смол необходимых размеров.
Получение акриловой матрицы ионитов. Несмотря на различие в химизме процессов, основные принципы производства смол с акриловой матрицей идентичны производству полистирольных смол. Полиакриловая матрица ионообменных смол может быть по-лучена полимеризацией акрилата, метакрилата или акрилнитрила. Образование межмолекулярных связей (структурирование) производится также с помощью дивинилбензола.
4. По размеру частиц
Форма и размер частиц ионита должны обеспечить эффективный контакт с обрабатываемой водой при отсутствии избыточного перепада давления.
Различают полидисперсные (рис.1) гранулы (размер частиц колеблется в диапазоне 0,3-1,2 мм) и м онодисперсные (рис.2) гранулы (размер частиц, как правило, составляет 0,5-0,6 мм ± 0,05 мм).
Кроме параметров, показывающих многообразие форм ИОС, существуют числовые показатели, которые играют не менее важную роль в характеристике ионообменных смол, такие как:
Массовая доля влаги. Подвижный и фиксированный ионы в твердой фазе смолы всегда окружены молекулами воды. Вода обеспечивает движение ионов внутри смолы: чем больше воды находится между полимерными цепочками, тем больше подвижность ионов и, следовательно, выше скорость реакции ионного обмена. С другой стороны, объем, занятый водой, уменьшает объем, занятый активными центрами и ионообменными группами в полимерной матрице. Таким образом, оптимальное содержание влаги является компромиссом между этими взаимоисключающими факторами, что учитывается и варьируется в определенных пределах при производстве смол. Значение массовой доли влаги для большинства смол, используемых в процессах водоподготовки, составляет 40-60%.
Ионообменная емкость. В общих словах, под емкостью ионообменной смолы понимается количество ионов, которое может быть поглощено определенным объемом смолы.Различают полную и рабочую обменные емкости. Полная ионообменная емкость - это то количество ионов (катионы, анионы), которое может задержать ионит (смола), находящийся в рабочем состоянии, до того момента, когда жесткость фильтрата (в случае умягчения) сравнивается с жесткостью исходной воды. Полная статическая обменная емкость может быть определена как массовая в г-экв/кг сухого ионита или объемная в г-экв/м3 влажного уплотненного ионита. Данная величина является стандартной, ее определяют в лабораториях и указывают в характеристике готового продукта.
Рабочая ионообменная емкость - это то количество ионов, которое задерживает ионит до момента «проскока» в фильтрат ионов солей жесткости. Данная величина не является стандартной, и ее невозможно определить в лабораторных условиях, т.к. рабочая ионообменная емкость зависит от многих «рабочих» факторов: размеров слоя смолы, уровня загрязненности очищаемой воды, скорости потока, температуры фильтрования и т.д. Значения этих факторов приводятся в технических бюллетенях производителей ионообменных смол и в проектной документации. По исчерпании рабочей обменной способности ионита ее подвергают регенерации (восстановлению) путем пропуска поваренной соли NaCl для катионитов, либо каустической содой NaOH для анионитов.
Оптимальные условия, обеспечивающие максимальную величину рабочей обменной емкости ионообменной смолы, в каждом конкретном случае определяют при проведении наладочных работ.
Механическая прочность (истираемость) и осмотическая стабильность.
В процессе ионного обмена зерна ионита подвергаются разнообразным физико-механическим воздействиям: физического давления и трения при фильтровании, взрыхляющей промывке, гидро- и пневмовыгрузке, а также осмотического давления при ионном обмене, регенерации и отмывке. Механическая прочность показывает способность ионита противостоять данным механическим воздействиям.
Осмотическая стабильность. Наибольшее разрушение частиц ионитов происходит при изменении характеристик среды, в которой они находятся. Поскольку все иониты представляют собой структурированные гели, их объем зависит от солесодержания, рН среды и ионной формы ионита. При изменении этих характеристик объем зерна изменяется. Вследствие осмотического эффекта объем зерна в концентрированных растворах меньше, чем в разбавленных. Однако это изменение происходит не одновременно, а по мере выравнивания концентраций «нового» раствора по объему зерна. Поэтому внешний слой сжимается или расширяется быстрее, чем ядро частицы; возникают большие внутренние напряжения, и происходит откалывание верхнего слоя или раскалывание всего зерна. Это явление называется «осмотический шок» . Каждый ионит способен выдерживать определенное число циклов таких изменений характеристик среды. Это называется его осмотической прочностью или стабильностью . Наибольшее изменение объема происходит у слабокислотных катионитов. Наличие в структуре зерен ионита макропор увеличивает его рабочую поверхность, ускоряет перенабухание и дает возможность «дышать» отдельным слоям.
Поэтому наиболее осмотически стабильны сильнокислотные катиониты макропористой структуры, а наименее - слабокислотные катиониты.
Химическая стойкость. Химическая устойчивость ионообменных смол определяется степенью межмолекулярных связей матрицы, достаточной для обеспечения их нерастворимости. Присутствие в обрабатываемой воде окислителей (хлора, азотной кислоты и др.) и ионов металлов железа и алюминия, а также рН воды могут спровоцировать разрушение межмолекулярных связей ионита, а, следовательно, и возникновение растворимой фазы, что приводит к загрязнению фильтрата (воды) продуктами разложения ионита и уменьшению способности ионита обмениваться ионами. Постоянное наличие в воде вышеперечисленных факторов ограничивает срок службы ионообменной смолы, который при нормальных условиях может достигать 10 и более лет без ухудшения их химических свойств.
Термическая устойчивость ионитов обуславливает их противодействие процессам деструкции (разрушение матрицы ионита) и деградации (отщепление функциональных групп от каркаса ионита).
Для каждого типа ионообменной смолы установлен температурный предел их длительного использования. Катиониты наиболее термически устойчивы, чем аниониты. Так рабочая температура для катионитов достигает 150 0С, для анионитов - не выше 60 0С, максимум 80 0С, особенно низкая термическая стойкость у акриловых анионообменных смол - не более 35 0С.
Первым признаком температурной деградации смолы служит увеличение длительности отмывки, а затем и уменьшение рабочей обменной емкости, связанной с потерей функциональных групп.
Таким образом, можно выделить основные характеристики, которые необходимо учитывать при выборе той или иной ионообменной смолы:
Ионная форма поставки
Функциональная группа
Тип матрицы
Тип структуры
Ионообменная емкость
Размер частиц
Теоретические знания характеристик используемых ионообменных смол очень важны при их эксплуатации.
В настоящее время на рынке ИОС представлено большое число производителей ионитов. Основными марками являются такие смолы, как Lewatit (Германия), Purolite (Англия), Dowex (США), Tulsion (Индия), Granion (Китай), а также некоторые смолы российского и украинского производства.
Специалисты ООО «ГК Химические Системы» окажут Вам профессиональную консультацию и помогут сделать правильный выбор!
Свойства
Ионообменные смолы представляют собой твёрдые полимеры , нерастворимые, ограниченно набухающие в растворах электролитов и органических растворителях. Они способны к ионному обмену в водных и водноорганических растворах.
Ионообменные смолы получают путем полимеризации или поликонденсации.
Классификация
Ионообменные смолы относятся к следующим классам:
- Катионнообменные смолы (катиониты) - содержат кислотные группы
- Анионообменные смолы (аниониты) - содержат основные группы
- Амфотерные ионообменные смолы - содержат одновременно и кислотные, и основные группы
- Селективные ионообменные смолы - содержат комплексообразующие группы
- Окислительно-восстановительные смолы - содержат функциональные группы, способные к изменению зарядов ионов
Кроме того, ионообменные смолы могут содержать группы различных классов, относясь к полифункциональным смолам.
По структуре матрицы ионообменные смолы делятся на:
- гелевые - микропоры имеют молекулярные размеры. Они представляют собой гомогенные поперечносвязанные полимеры. Фиксированные ионы равномерно распределены по всему объему полимера. Гелевые ионообменные смолы обладают высокой обменной емкостью, однако характеризуются невысокой скоростью обмена
- макропористые - размеры пор смолы имеют размеры в десятки нанометров. Имеют фиксированную систему пор и каналов, определяемую условиями синтеза. Обменная ёмкость таких смол меньше, чем гелевых при высокой скорости обмена
Методы получения ионообменных смол
Как правило, ионообменные смолы получают методами полимеризации или полимераналогичных превращений.
Для получения ионообменных смол методом полимеризации используют мономеры, содержащие ионогенные группы. В случае полимераналогичных превращений ионогенные группы вводятся в инертный полимер.
Возможен синтез ионообменных смол способом поликонденсации, однако эти ионообменные смолы имеют менее однородную структуру, меньшую осмотическую стабильность и химическую стойкость.
Чаще всего используются сетчатые полимеры. Их получают суспензионной полимеризацией стирола , производных акриловой кислоты , винилпиридинов с диенами .
Применение
Ионообменные смолы в основном применяются:
- для умягчения и обессоливания воды в теплоэнергетике и других отраслях;
- для разделения и выделения цветных и редких металлов в гидрометаллургии;
- при очистке возвратных и сточных вод;
- для регенерации отходов гальванотехники и металлообработки;
- для разделения и очистки различных веществ в химической промышленности;
- в качестве катализатора для органического синтеза.
Ионообменные смолы используются в котельных, теплоэлектростанциях, атомных станциях, пищевой промышленности (при производстве сахара, алкогольных, слабоалкогольных и других напитков, пива, бутилированной воды), фармацевтической промышленности и других отраслях.
Литература
- Даффа реакция - Меди // Химическая энциклопедия в 5 томах. - М.: Большая Российская Энциклопедия, 1990. - Т. 2. - 671 с.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Ионообменные смолы" в других словарях:
Большой Энциклопедический словарь
- (сетчатые полиэлектролиты, ионообменные сорбенты, ионообменные полимеры), синтетич. орг. иониты. Твердые нерастворимые, ограниченно набухающие в р рах электролитов и орг. р рителях полимеры, способные к ионному обмену в водных и водно орг. р рах … Химическая энциклопедия
Синтетические органические иониты. Смолы, обменивающие с ионами внешней среды отрицательно заряженные ионы, называются анионообменными, положительно заряженные ионы катионообменными, а одновременно ионы того и другого знака полиамфолитами.… … Энциклопедический словарь
ионообменные смолы - Ion Exchange Resins Ионообменные смолы Синтетические иониты, полученные путем полимеризации или поликонденсации иономеров, содержащих активные группы, способные обмениваться ионами с раствором. Активные группы могут также вводится в готовый… … Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.
На сайте производителя заказать смолу для фильтров, получить рекомендации по применению в водоподготовке для коттеджа и в промышленности. Получить больше технической информации по самому популярной ионообменной смоле можно на нашем сайте.
Смола для фильтров - это ионообменная смола, которая представляет собой небольшие правильные гранулы круглой формы примерно 1 мм в диаметре. Смола для фильтров делится на пищевую и непищевую . Пищевая применяется в водоподготовке, как понятно из названия, для приготовления пищи и других личных целей, где необходима чистая вода. Непищевая - для подпиточной воды в бойлерах , котельных , там, где требования к воде ниже, там где единственным требованием выступает относительная мягкость воды для предотвращения образования отложений накипи на теплопередающих поверхностях. Уникальным применением смолы для фильтров является процесс получения эксклюзива - это . Основное назначение смолы для фильтров является умягчение воды до заданных значений . В фильтр с ионообменной смолой подается жесткая вода, с невысоким содержанием железа и на выходе из фильтра получается умягченная вода. Этот процесс получения мягкой воды называется умягчением.
Ионообменные смолы делятся на катиониты и аниониты по знаку улавливаемых ионов. дано описание и раскрыт принцип действия самой распространенной смолы для фильтров - катионита. Анионит в принципе похож и по внешнему виду и по принципу действия, только меняется знак улавливаемых ионов на противоположный. - это не одноразовый продукт. Есть ресурс по емкости и ресурс по количеству циклов перезарядки (регенерации). При заполнении поверхности ионообменной смолы ионами солей жесткости необходимо избавиться от них - провести регенерацию раствором обычной нейодированной поваренной соли. И все, смола вновь готова к работе.
Перед покупкой смолы для фильтров необходимо определиться с анализами воды и показателями, которые Вас не устраивают. Для этого нужно сделать отбор пробы воды как . Заказать анализ воды по основным показателям можно на нашем сайте сайт через форму обратной связи, или написав нам e-mail: [email protected] , привезти образец воды в наш офис и через день будет готов результат.
Наиболее распространенные варианты:
- катионит КУ-2-8
- катионит КУ-2-8чС
Отличие как описывалось выше в предназначении. КУ-2-8 - для технической воды и КУ-2-8чС - для питьевой воды . Оба вида катионита выпускаются по ГОСТ 20298-74 и проходят двойной анализ качества. на промежуточном и конечном цикле производства. В производстве данных катионитов исключены высокотоксичные реактивы.
Цены на смолу для фильтров на рынке могут быть совершенно заоблачными, если речь идет об импортной продукции.
Катиониты пищевого класса европейского производства начинаются от 8.000 рублей за 25 литровую упаковку. Цена на смолу для фильтров китайского производства немного ниже и оцениваются от 5.000 рублей за мешок в 25 литров. И те и другие не ГОСТированы, о чем тщательно умалчивают маркетологи.
При практически одинаковых характеристиках такой весомый разброс цен . Сводная таблица основных характеристик смол для фильтров будет размещена под этой ссылкой позже .
На нашем сайте можно заказать:
- пищевого класса КУ-2-8чС по ГОСТ 20298-74 по цене 2.980 рублей за упаковку в 25 литров.
- Купить катионит КУ-2-8 (непищевого класса) по ГОСТ 20298-74 стоит еще дешевле - 2.180 рублей (25 литров).
В 2015 году на базе производственной компании ООО "Смолы" создано подразделение сервисной службы . Основной вид деятельности которой заключается в поддержке и консультации по производимой продукции.
Мы можем помочь Вам в обслуживании фильтра со смолой, провести сервисное обслуживание и замену смолы исходя из экономической целесообразностью.
Cвязаться с сервисом можно по электронной почте: [email protected] или через форму обратной связи на нашем сайте.
В этой статье мы рассмотрим почему и как применяются ионообменные смолы для умягчения воды. Купить ионообменные смолы можно на нашем сайте, достаточно пройти по ссылке. Теоретически разработаны и применяются практически следующие методы умягчения:
* термический метод. (кипячение, дистилляция или замораживании-размораживании)
* реагентный. (ионы кальция (II) и магния (II) деактивируются и связываются различными химическими реагентами в труднорастворимый осадок
* ионный обмен. (фильтрация водных растворов через ионообменные материалы, при котором происходит замена ионов Na (I) или Н (I) в ионите (катионит, анионит или сульфоуголь) на ионы водного раствора кальция (Са II) и магния (Mg II)
* комбинация различных методов.
Выбор метода умягчения определяется качеством воды, задаваемой степенью очистки, техническим потенциалом установки и технико-экономическим обоснованием выбора методики водоочистки.
История открытия и разработки метода ионного обмена был рассмотрен в .
Ионообменные смолы номализуют жесткость воды
Сразу нужно определиться какой параметр воды в теории водоподготовки в данном случае нас интересует прежде всего. Очевидно это ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ . Жесткость воды как параметр, а также другие - как цветность и нормальность . Здесь мы будем понимать под жесткостью то количество миллиграмм-эквивалентов ионов кальция Са2+ или магния Mg2+, которое содержится в 1 литре воды.
Как определить жесткая вода или мягкая без абстрактных цифр? Скажем так: единица жесткости - 1 мг/экв/л эквивалентна 20,03 мг кальция Са2+ или 12,15 мг магния Mg2+. Количественное содержание солей жесткости в мг в водном растворе теперь можно измерить и посчитать. По количественному содержанию соответственно по жесткости разделяем:
* очень мягкая вода (0–1,5 мг/экв/л)
* мягкая вода (1,5–3 мг/экв/л)
* вода со средней жесткостью (3–6 мг/экв/л)
* жесткая (6–9 мг/экв/л)
* очень жесткая (более 9 мг/экв/л).
Последняя даже не вода, а скорее рассол. Лучшими органолептическими свойствами обладает с показателями жесткости от 1,65 до 2,90 мг/экв/л, но требования СанПиН 2.1.4.1116–02 регламентируют жесткость как полноценной и физиологической с показателями от 1,6 до 6,9 мг/экв/л. Тут нужно пресечь спекуляции, что чем мягче вода, тем она полезнее для организма. Совсем не так. Если употреблять исключетильно деминерализованную воду, например, полученную с помощью , то можно заработать неустранимые проблемы со здоровьем, это связано с дефицитом магния и кальция.
Однако, при существенной минерализации (жесткость от 4,5 мг/экв/л) вода начинает приносить вред не организму человека, а его окружению, так или иначе связанному с водоснабжением. Накипь в чайнике, утюге, стиральной машине, водонагревательных приборах - вот неполный список устройств, подверженных вредному воздействию солей жесткости в водоснабжении.
Нормальным умягчением, на которое настроено подавляющее количество данных водоподготовительных систем - это нормализация жесткости на уровне 1,0–1,6 мг/экв/л. Ну а что с экстримально мягкой водой, с показателем ниже 0,5 мг/экв/л? Британские ученые доказали, что такая вода является активной и способной вымывать отложения в трубах систем водоснабжения, правда это может повлечь появление неприятного цвета и запаха воды.
Принцип умягчения воды ионообменными смолами
Умягчение воды или ее деминерализация с помощью ионообменных материалов основана на ионном обмене . Принцип состоит в возможности ионообменных засыпок для фильтров (катионитов и анионитов) улавливать из воды ионы в обмен на соответствующее количество ионов катионита или анионита. Ионообменная смола будь то катионит или анионит характеризуется показателем обменной емкости. Это характеризуется определенным количеством или положительных или отрицательных ионов, которые ионит может обменять с водным раствором в фильтроцикле. Обменную емкость ионитов измеряют в грамм-эквивалентах задержанных ионов на 1 метр кубический. Ионит при этом находится в набухшем состоянии после отмокания в воде. В этом состоянии ионит засыпан в фильтре. Стоит различать полную и рабочую обменную емкость ионообменной смолы.
Полная обменная емкость - количество ионов солей жесткости, которое может задержать 1 куб. метр ионообменной смолы, находящегося в набухшем - рабочем состоянии, вплоть до того момента, когда жесткость отфильтрованой (исходящей) воды сравнивается с жесткостью входящей в фильтр воды. Рабочей обменной емкостью ионитов называют то количество ионов жесткости, которое задерживает 1 куб. метр ионообменной смолы до момента «проскока» в фильтрованной воде ионов солей жесткости. Обменную емкость, соотнесенную к полному объему ионита в фильтре обычно называют емкостью поглощения.
В объем фильтра засыпается ионообменная смола. Это или . Отличие этих смол заключается в "знаке" обмениваемых ионов при водоподготовке. Катионит обменивается положительными ионами. Анионит обменивается отрицательными ионами. По временном снижении рабочей обменной способности ионита его подвергают процессу регенерации. Этот можно сравнить с аккумулятором телефона. При снижении заряда он требует подзарядки. Эта подзарядка ионообменной смолы и называется регенерацией. Но это проходит не от электрической розетки, а с помощью растворов солей или кислот, которые возвращают иониты в первоначальное состояние. Восстановление обменной емкости катионита как правило происходит пропуском 8% раствора поваренной соли через фильтрующий слой.
Но емкость аккумулятора не бесконечна. Ионит тоже рассчитан на определенное количество циклов регенерации. После этого ионообменная смола подлежит замене в фильтре и процесс водоподготовки - регенерации начинается снова.
*** Вы всегда можете купить ионообменные смолы для умягчения воды.
» закончено. Однако, оказалось, что это совершенно не так. Мы упустили очень важный момент — рассчёт умягчения на ионообменной колонне ! В одной из предыдущих статей «Способы умягчения воды. Ионный обмен » мы говорили о наиболее распространённом способе борьбы с жёсткой водой — удалении солей жёсткости с помощью обмена на специальной смоле. Но не говорили о том, как расчитать этот процесс.
Расчёт умягчения на ионообменной колонне состоит из трёх этапов:
- Учёт потока воды для подбора собственно корпуса и управляющего клапана.
- Учёт характеристик ионообменной смолы для уточнения характеристик корпуса и режимов промывки.
- Сопоставление возможностей и количества смолы с реальной жёсткостью воды, которую нужно получить для уточнения всей системы вообще и частоты регенераций в частности.
На самом деле первые два пункта лучше доверить специалистам — это их работа и не стоит отбирать у них хлеб 🙂 Но третий пункт является ключевым и менее требовательным к техническим знаниям (особенно если учесть, что в конце статьи вы сможете скачать и пользоваться калькулятором для расчёта умягчения), и третий пункт можно провести самостоятельно, проверяя правильность подбора умягчителя разнообразными копаниями. Поэтому в статье остановимся на третьем этапе. Заодно третий этап позволяет определить, сколько денег вы будете тратить на умягчение воды с помощью ионного обмена.
Для того, чтобы понимать, что к чему и про какой обмен идёт речь, рекомендуем воспользоваться статьёй Способы умягчения воды. Ионный обмен . Ну а пока что продолжаем тему.
Расчёт умячения на ионообменной колонне с точки зрения возможностей смолы и реальной жёсткости воды состоит в следующем. Каждая ионообменная смола имеет паспортные данные. Одна из ключевых характеристик — общая ионообменная ёмкость смолы , которая выражается в грамм-эквивалентах на литр смолы.
Общая ионообменная ёмкость — грубо говоря, это единица, которая показывает, сколько солей жёсткости может удалить данная смола до того, как полностью потеряет способность обмениваться. То есть, когда пишется, что общая ионообменная ёмкость равняется 2 г-экв, то это означает, что один литр смолы может извлечь из воды соли жёсткости в количестве 2 г-экв, после чего потеряет способность что-либо извлекать, и для восстановления этой способности будет необходимо произвести процедуру регенерации смолы концентратом поваренной соли, или же, по научному, натрия хлоридом в таблетированной форме.
Вернёмся немного назад и поговорим про грамм- (милиграмм-) эквиваленты. Это страшное слово, но нам оно не страшно, поскольку жёсткость воды выражается в милиграмм-эквивалентах на литр (или, что равнозначно, в молях на литр), и ничего никуда пересчитывать не надо.
Нужно помнить, что 2 г-экв — это общая ионообменная ёмкость только одного литра смолы. Соответственно, если в вашем умягчителе у вас 100 литров смолы, то ваша общая ионообменная ёмкость составит 200 г-экв.
Теперь о том, как это всё применяется на практике. Мы имеем значение общей ионообменной ёмкости — 2 г-экв. И мы имеем значение жёсткости воды, например, 10 мг-экв/л. Что получается? Получается, что один литр данной ионообменной смолы может удалить соли жёсткости из 200 литров воды. Как мы это узнали?
Мы разделили значение общей ионообменной ёмкости (2000 мг-экв) на значение общей жёсткости воды (10 мг-экв/л). В результате получили 200 литров жёсткой воды.
Вы можете спросить: «И что же, теперь нужно проводить регенерацию солью через каждые 200 литров очищенной воды?» Это так лишь в том случае, если вы используете 1 литр ионообменной смолы. Потому что 2 г-экв — это значение для одного литра смолы.
Соответственно, если вам предложили ионообменный умягчитель, в котором 100 литров ионообменной смолы, то получается, что КАЖДЫЙ литр этой смолы может умягчить 200 литров воды с жёсткостью 10 мг-экв/л. Сколько это получится воды? Это очень просто посчитать: воспользуемся значением общей ионообменной ёмкости для всего умягчителя (200 г-экв) и разделим её на жёсткость воды (0,01 г-экв/л) и получим 20 000 литров.
То есть, если вы умягчаете воду жёсткостью 10 мг-экв/л на ионообменном умягчителе с обЪёмом смолы 100 литров и ионообменной ёмкостью одного литра смолы 2 г-экв, то смола перестанет работать после 20 м 3 очищенной воды.
Можно предположить, что регенерацию нужно проводить каждые 20 м 3 очищенной воды, но на практике регенерация происходит чаще (обычно вдвое), чем это выходит по расчёту. Всё потому, что жёсткость воды является значением непостоянным, и ресурс ионообменной смолы может закончится быстрее. Естественно, делать запас в 50 % — это уже слишком. Но 10-20 % — это самое оно. Поэтому при описанных условиях регенерация должна происходить каждые 16-18 м 3 очищенной от солей жёсткости воды.
Таким образом, если вам предложили умягчитель, в котором 100 литров ионообменной смолы с общей ёмкостью одного литра 2 г-экв, а регенерацию установили каждые 5 м 3 очищенной воды, то на вас тупо зарабатывают, ведь вам приходится почти в 4 раза чаще покупать таблетированную соль для возобновления работы умягчителя. Возможен другой вариант — при описанных условиях регенерация происходит каждые 30 м 3 воды. Это экономит деньги но делает бессмысленным умягчитель как таковой — поскольку 10 м 3 воды вы получили с исходной жёсткостью.
И наконец — обещанный калькулятор расчёта умягчения на ионообменной колонне.
Его вы можете скачать по ссылке «Калькулятор для рассчёта обЪёма воды между регенерациями «. Пользоваться им очень просто — нужно ввести цифры в зелёные квадратики и посмотреть результат в квадратике жёлтом. Ну а потом сравнить его с тем, что вам насчитали специалисты 🙂
Методики расчёта могут быть разными, и мы НЕ предлагаем обвинять поставщиков в недобросовестности на основании одного лишь рассчёта вручную или с помощью нашего калькулятора. Но несоответствие значений — это сигнал, что нужно к процессу покупки умягчителя в данной компании присмотреться подробнее. Возможно, там есть и другие несоответствия.
Ах, да, чуть не забыли — рассчитав частоту регенераций и зная своё обычное потребление воды, вы можете заранее, перед покупкой умягчителя, узнать, сколько денег вы будете тратить на соль для регенерации. Так, в предложении должна стоять цифра — на одну регенерацию уходит, например, 25 кг соли. Соответственно, если на умягчителе на 100 литров ионообменной смолы вы очищаете 18 м 3 воды с жёсткостью 10 мг-экв/л от регенерации до регенерации, а 18 м 3 воды вы тратите за месяц, то каждый месяц вам будет необходимо высыпать в солевой бак 1 мешок (25 кг) соли. Ну а теперь остаётся узнать цену соли в вашем регионе, и всё — экономический расчёт готов! И вы можете определить, потянете ли вы такие затраты 🙂
