Умягчение воды ионообменной смолой.
В УНИРОС, как любой засыпной фильтр баллонного типа, может засыпаться ионообменная смола для умягчения воды.
Сам фильтр имеет небольшой объём и размеры 76*20*20 см, что характеризует его как экономически выгодным.
Стоимость самого баллона ниже чем стоят большие фильтры и количества смолы нужно значительно меньше. Как при первичной засыпке, так и при замене.
Кроме того на регенерацию и промывку потребуется меньше воды.
Фильтр УНИРОС активно используется в системах водоочистки.
В коттедже он стоит в качестве умягчителя воды с регенерационным соляным баком. Для очистки от железа используется большой фильтр из стекловолокна.
В строящемся доме, его используют только для умягчения воды. Для экономии данный вариант выполнен с клапаном ручного управления. Вся система состоит из двух фильтров и солевой ёмкости.
В этой компоновке системы водоочистки коттеджа фильтр УНИРОС использован в качестве обезжелезивателя. А вся система состоит из четырёх фильтров.
Для умягчения воды используется «кабинет» состоящий из пластмассового корпуса в который устанавливается баллонный фильтр. В корпус кабинета наливается солевой раствор для регенерации смолы.
Вода умягчается за счёт пропуска (фильтрации) её через находящуюся в фильтре ионообменную смолу.
Такая смола используется с начала 20 века и сейчас это один из основных элементов в системах водоочистки.
Принцип водоочистки на ионном обмене.
Внутрь корпуса засыпается ионообменная смола которая на химико-молекулярном уровне производит очистку. Вода поступает в баллон фильтра со смолой, далее ионы металлов, химических элементов как бы прилипают к смоле. (Подробнее об ионном обмене)
Разберёмся в процессе подробнее.
Что такое ионообменные смолы?
Ионный обмен-обратимая химическая реакция, при которой растворенные ионы удаляются из раствора и заменяются другими ионами того же или аналогичного электрического заряда. Не химический реагент сам по себе, IX смола вместо физической среды, которая облегчает реакции ионного обмена.
Сама смола состоит из органических полимеров, которые образуют сеть углеводородов. 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.
Из чего сделаны IX смолы?
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 IX 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. Эти функциональные группы дают смоле IX свои возможности разъединения, и поменяют значительно от одного типа смолаы к следующему.
Наиболее распространенные композиции включают:
- Сильные смолы обмена катиона кислоты (SAC). Смолы SAC составлены матрицы полистироля с группой сульфоната (SO 3 ) функциональной которая или поручена с ионами натрия (Na 2+) для размягчая применений, или ионами водопода (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 смолаы типа 2 SBA произведены применением dimethylethanolamine, которое производит ионы окисоводопода (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.
Чтобы полностью понять, как работают IX смолы, важно сначала понять принципы ионообменной реакции. Проще говоря, ионный обмен представляет собой обратимый обмен заряженными частицами—или ионами—с частицами аналогичного заряда. Это происходит, когда ионы, присутствующие на нерастворимой матрице IX смолы, эффективно меняются местами с ионами аналогичного заряда, которые присутствуют в окружающем растворе.
IX смола функционирует таким образом из-за своих функциональных групп, которые по существу являются фиксированными ионами, которые постоянно связаны внутри полимерной матрицы смолы. Эти порученные ионы охотно скрепят с ионами сопротивляясь обязанности, которые поставлены через применение разрешения противоиона. Эти противоионы будут продолжать связываться с функциональными группами до достижения равновесия.
Во время IX цикла обрабатываемый раствор добавляют в слой IX смолы и пропускают через шарики. Когда раствор проходит через IX смолу, функциональные группы смолы притягивают любые противоионы, присутствующие в растворе. Если функциональные группы имеют большее сродство к новым противоионам, чем те, которые уже присутствуют, то ионы в растворе вытеснят существующие ионы и займут их место, связываясь с функциональными группами через общее электростатическое притяжение. В общем, чем больше размер и/или валентность Иона, тем большее сродство он будет иметь с ионами противоположного заряда.
Применим эти понятия к типичной IX системе умягчения воды. В этом примере механизм размягчения состоит из катионообменной смолы, в которой сульфонатные анионные (SO 3 – ) функциональные группы прикреплены к матрице IX 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 цикла IX 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 IX блока в составе обрабатываемого потока . Ионы твердости (Ca 2+ или Mg 2+ ), с другой стороны, сохранены смолой IX.
Со временем ионы загрязнений связываются со всеми доступными местами обмена в IX смоле. После того, как смола исчерпана, она должна быть восстановлена для дальнейшего использования через так называемый цикл регенерации. Во время цикла регенерации реакция IX 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, IX смола выпускает ионы загрязняющего вещества, заменяя их на ионы, присутствующие в растворе регенерирующего вещества. Ионы загрязняющего вещества выйдут из системы IX как часть потока сточных вод регенеранта и должны быть должным образом выгружены. В большинстве случаев смолу промывают для удаления остаточного регенеранта перед следующим активным IX циклом.