Основы ионного обмена

Ионный обмен является методом обеззараживания и очистки воды и помогает удалить нежелательные соединения в воде.

В молодом возрасте мы узнаем, что вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Но вода гораздо сложнее. В каждой капле воды содержатся минералы и другие вещества, которые придают воде химические и физические свойства, включая (но не ограничиваясь ими) вкус и запах.

Некоторые к примеру включают кальций, магний, железо, марганец, натрий, водород, хлорид, сульфат, нитрат, гидроксид и диоксид кремния. Хотя они растворены и не могут быть увидены невооруженным глазом, эти смеси существуют в воде как ионы.

Ионы этих молекул имеют электрический заряд. Ионы с положительным зарядом называются катионами, а ионы с отрицательным зарядом-анионами. Например, натрий и водород имеют положительные заряды (Na + ) (H + ), тогда как хлорид и гидроксид имеют отрицательные заряды (Cl — ) (OH — ). Электрический заряд определяет, как ионы удаляются из воды.

Катионы (положительно заряженные соединения) удаляются катионообменными смолами, в то время как анионы (отрицательно заряженные соединения) удаляются анионообменными смолами.

Эти ионообменные смолы состоят из нерастворимых полимерных гранул с «функциональной группой», которая притягивает ионы противоположного заряда. Каждая пара имеет много функциональных мест которые существуют на всем шарике смолы, от поверхности к глубоко внутрь.

Например, Purolite ® C100 представляет собой шарик ионообменной смолы с отрицательно заряженными сульфоновыми функциональными группами. Эти отрицательно заряженные группы будут притягивать катионы, оставляя нейтральный заряд, и обычно поставляются либо в форме водорода (H+), либо в форме натрия (Na+).

Шарик смолы ионообмена предпочтет некоторые катионы над другими, основанными с размера Иона так же, как имеет ли он одиночный положительный заряд (моновалентный) или двойной положительный заряд (двухвалентный). Более селективные частицы вытеснят существующие ионы, находящиеся на смоле, и направят их в сточные воды.

Почему мы хотим это сделать? Иногда важно удалить нежелательный элемент из воды, такой как жесткость (также называемый смягчением), или удалить регулируемые загрязняющие вещества из питьевой воды .

Анализ химии воды помогает определить, какие ионы присутствуют в воде, что затем определяет, какие ионы необходимо удалить из воды и какой метод ионообменной обработки воды будет использоваться.

Метод ионного обмена является обратимым посредством процесса, известного как регенерация .

В приведенном выше примере С100, если для удаления кальция вводится высокая концентрация ионов натрия, гранула смолы возвращается в натриевую форму. Этот процесс обмена и регенерации, работает как типичный умягчитель воды.

Ионообменные смолы производятся с различными функциональными группами, предназначенными для удаления широкого спектра загрязняющих веществ и соединений. Характеристики шарика смолы как число функциональных групп, содержание влаги, и пористость могут помочь определить самую лучшую смолу ионного обмена для очищения воды.