Ионообменная смола для фильтров

Ионный обмен — обратимая химическая реакция, при которой растворенные ионы удаляются из очищаемой воды и заменяются другими ионами того же или аналогичного электрического заряда.

Сама смола состоит из органических полимеров, которые образуют сеть углеводородов.

Замена ионообменная смола фильтров умягчения воды

По всей полимерной матрице расположены ионообменные центры, где так называемые “функциональные группы” либо положительно заряженных ионов (катионов), либо отрицательно заряженных ионов (анионов) прикреплены к полимерной сетке.

Эти функциональные группы легко притягивают ионы противоположного заряда, за счёт притяжения ионов кальция происходит умягчение воды.

Матрица ионообменной смолы образуется путем сшивания углеводородных цепей друг с другом в процессе, называемом полимеризацией.

Сшивание придает полимеру смолы более прочную, эластичную структуру и большую емкость (по объему).

При этом химический состав большинства ионообменных смол составляет полистирол некоторые типы изготавливаются из акрила (акрилонитрила или метилакрилата).

Затем полимер смолы подвергается одной или нескольким химическим обработкам для связывания функциональных групп с ионообменными центрами, расположенными по всей матрице.

Регенерация и замена ионообменной смолы

Эти функциональные группы дают ионообменной смоле свои возможности разъединения, и поменяют значительно от одного типа смолы к следующему.

Проще говоря, ионный обмен представляет собой обратимый обмен заряженными частицами—или ионами—с частицами аналогичного заряда.

Это происходит, когда ионы, присутствующие на нерастворимой матрице ионообменной смолы, эффективно меняются местами с ионами аналогичного заряда, которые присутствуют в окружающем растворе.

Как работает ионообменная смола в фильтрах водоочистки?

Ионообменные смолы работают благодаря своим функциональным группам, которые представляют собой по существу стабильные ионы, постоянно связанные с полимерной матрицей смолы.
Эти заряженные ионы легко соединяются с противоположно заряженными ионами и высвобождаются при применении раствора противоиона. Эти противоионы продолжают связывать функциональные группы до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие.

схема фильтрации засыпной фильтр

Во время цикла ионного обмена обрабатываемая вода попадает в фильтр к ионообменной смоле и проходит через гранулы.

Когда раствор пропускают через ионообменную смолу, функциональные группы смолы притягивают присутствующие в растворе противоионы.

Если функциональная группа имеет большее сродство к взаимодействию с новым ионом, чем с существующим, ионы в растворе будут вытеснять существующий ион, чтобы заменить его, и при общем электростатическом притяжении функциональные группы будут объединяться, образуя больший размер и/ или ион, чем больше его сродство к ионам противоположного заряда.

Наиболее распространенные композиции ионообменных смол

Сильные смолы обмена катиона кислоты (SAC).

Смолы SAC составлены матрицы полистирола с группой сульфоната (SO 3 ) функциональной которая или поручена с ионами натрия (Na 2+) для размягчая применений, или ионами водорода (H +) для деминерализации.

Слабокислотные катионообменные смолы.

Смолы WAC составлены акрилового полимера который был hydrolyzed С или серной кислотой или каустической содой для того чтобы произвести функциональные группы карбоновой кислоты. Из-за их высокого сродства к ионам водорода (H+) смолы WAC обычно используются для селективного удаления катионов, связанных со щелочностью.

Сильные низкопробные смолы обмена аниона (SBA).

Смолы SBA обычно состоят из полистирольной матрицы, которая подверглась хлорметилированию и аминированию для фиксации анионов в местах обмена. Смолаы типа 1 SBA произведены применением trimethylamine, которое производит ионы хлорида (Cl–), пока смолы типа 2 SBA произведены применением dimethylethanolamine, которое производит ионы окисоводорода (OH – ).

Смолы обмена аниона слабого основания (WBA).

Смолы WBA обычно состоят из полистирольной матрицы, которая подверглась хлорметилированию с последующим аминированием диметиламином. Смолы WBA уникальны тем, что они не имеют обменных ионов и поэтому используются в качестве поглотителей кислоты для удаления анионов, связанных с сильными минеральными кислотами.

Хелатирующие смолы.

Хелатирующие смолы являются наиболее распространенным типом специальных смол и используются для селективного удаления некоторых металлов и других веществ. В большинстве случаев полимерная матрица состоит из полистирола, хотя для функциональных групп используются различные вещества, в том числе тиол, триэтиламмоний, аминофосфония и многие другие.

Типичная ионообменная система умягчения воды

Механизм умягчения состоит из катионообменной смолы, в которой сульфонатные анионные (SO 3 – ) функциональные группы прикреплены к матрице ионообменной смолы. Затем на смолу наносят противоионный раствор, содержащий катионы натрия (Na+). Na + держатся к фиксированным SO 3 анионам электростатической привлекательностью, приводящим в сетчатом нейтральном заряде в смоле.

Во время активного ионообменного цикла к катионообменной смоле добавляют поток, содержащий ионы жесткости (Ca 2+ или Mg 2+). Так как SO 3– функциональные группы имеют большее сродство к катионам жесткости, чем к ионам Na+, ионы жесткости вытесняют ионы Na+, которые затем вытекают из ионного блока в составе обрабатываемого потока . Ионы твердости (Ca 2+ или Mg 2+ ), с другой стороны, сохранены смолой.

Что такое регенерация смолы?

Соль таблетированная универсальная

После того, как смола исчерпана, она должна быть восстановлена для дальнейшего использования через так называемый цикл регенерации.

Во время цикла регенерации реакция по существу меняется на противоположную посредством применения концентрированного раствора регенеранта.

В зависимости от типа смолы и применения регенерант может представлять собой соль, кислоту или каустический раствор.

По мере того как цикл регенерации продолжается, ионообменная смола выпускает ионы загрязняющего вещества, заменяя их на ионы, присутствующие в растворе регенерирующего вещества.

Ионы загрязняющего вещества выйдут из ионообменной смолы как часть потока сточных вод регенерата и должны быть должным образом выгружены. В большинстве случаев смолу промывают для удаления остаточного регенеранта перед следующим активным ионообменным циклом.

7 аргументов в пользу умягчения воды

Избыточная жесткость воды представляет угрозу для здоровья людей и бытовой техники.

Что такое жесткость воды и как с ней бороться?

Под жесткостью воды понимается суммарное содержание частиц магния и ионов кальция. Чрезмерная концентрация этих веществ негативно сказывается на качестве воды, делает ее непригодной для бытового и производственного применения.

Чтобы очистить воду от солевых примесей, ее пропускают через ионообменные фильтры со специальной синтетической смолой. В процессе такой очистки частицы кальция и магния обмениваются на ионы натрия. Однако важно, чтобы умягчение не получилось слишком интенсивным. Некоторое количество частиц кальция все же должно остаться, потому как они необходимы для нормальной жизнедеятельности человека.

В чем польза от умягчения?

Уменьшение жесткости воды до безопасных значений имеет сразу несколько преимуществ, таких как:

1. защита промышленной и бытовой техники (бойлеров, котлов, насосов, чайников, посудомоечных и стиральных машин) и труб от известковых отложений;

2. бережное воздействие на кожу без «засушивания»;

3. отсутствие налета на посуде и сантехнике, сохранение их первозданного вида в течение более продолжительного времени;

4. экономичный расход чистящих средств (фильтрация позволяет обходиться меньшим количеством моющих растворов);

5. сохранение мягкости и насыщенности цветов при стирке вещей;

6. увеличение срока службы трубопроводных сетей без образования засоров и уменьшения пропускной способности;

7. обеспечение безопасности для здоровья людей, профилактика заболеваний пищеварительной системы.