Процесс очистки воды методом ионного обмена RDKR 73 2014 Юлия Быстрова

Процесс очистки воды методом ионного обмена
2014
RDKR 73
Юлия Быстрова
Ионным обменом называют обратимую
химическую реакцию, в процессе которой
активно происходит обмен ионами между
раствором электролита и твердым веществом
ионитом. Используется очистка воды методом
ионного обмена в водоподготовке для
выборочного удаления ионов и для умягчения воды.
Два вида ионообменных смол
одни смолы способны к обмену
катионами, другие — к обмену
анионами
Анионообменными смолы
Это полимерные материалы,
способные к обмену анионами, а
процесс, протекающий с их
участием, — анионированием
Разновидности
катионообменных процессов
Н-катионирование (смолы обменивают
катионы, которые присутствуют в растворе,
на ионы водорода) и Na-катионирование
(смолы обменивают ионы, которые
присутствуют в растворе, на ионы натрия).
Разновидности
анионообменных смол
Одни смолы обладают способностью к обмену с
анионами сильных кислот (в процессе работы они
хемосорбируют на своей поверхности СГ, SO4-,
N03; в раствор переходят ионы ОН»); другие
хемосорбируют анионы слабых кислот — угольной
и кремниевой кислот
Структура ионообменной смолы
Пористая и проницаемая, поэтому
весь ионит участвует в процессе
ионного обмена. Типичная
ионообменная смола имеет форму
гранул размером 0,3 — 0,8 мм.
Применяемые в промышленности
ионообменные смолы — это, в
основном, синтетические материалы.
Ионообменные материалы с отрицательно
заряженными центрами обмена являются
катионообменниками (катионитами), так как
принимают положительно заряженные ионы.
Катиониты получают в процессе взаимодействия
смолы с серной кислотой. Сульфогруппы
соединяются с каждым ядром структуры, образуя
центры обмена:
Na+ + R • S03 • Н —► R S03 Na + H+, где R —
структура ионита. Обычно активную группу (-S03-)
не показывают, а представляют всю молекулу
ионообменника буквой Z (от значения слова
«цеолит»), или буквой X, которая обозначает
катионообменник. Тогда уравнение принимает
вид
2Na+ + Н2Х —► Na2X + 2Н+, где X — двухвалентный
катионообменник.
Са2+ + Na2X — ► СаХ + 2Na+
Умягчение воды с помощью ионообменника Na2X
приводит к замене в растворе катионов кальция
на катионы натрия
Схема последовательности заполнения слоев
ионами на различных стадиях ионного обмена
Наибольшей избирательной
способностью обладают ионы,
находящиеся в начале перечня (Fe3+,
СIO4)
Катионы
Fe3*
А13+
РЬ2+
Ва2+
Sr2+
Cd2+
Zn2+
Cu2+
Fe2+
Mn2+
K+
NHJ
Na+
Анионы
CI04~
SO|
SO32
HPO42CNS~
NO3
NOj
Br
CI
CN~
HCO3HSiOj
OH
Промывка ионитов проводится в целях
удаления механических примесей
Регенерацию смолы проводят для удаления сорбированных ионов и
подготовки ионообменника к новому рабочему циклу. Выбор
регенерационного раствора зависит от типа ионообменника: при Naкатионировании в качестве регенерацонного раствора используют
раствор поваренной соли NaCl, при Н-катионировании — любую
минеральную кислоту (чаще раствор серной кислоты, как наиболее
дешевый).
Регенерацию анионитов осуществляют раствором щелочи NaOH.
Преимущества ионного обмена:
• Эффективно удаляет растворенные
неорганические минералы и металлы.
Относительно недорогая
первоначальная стоимость;
Недостатки ионного обмена:
• Не эффективно удаляет бактерии, а
также, смола может удерживать
бактерии и способствовать
дальнейшему развитию.
Области применения технологии ионного обмена:
• Научные эксперименты
• Промышленная биотехнология
• Пищевая промышленность
• Умягчение и обессоливание воды
• Народно-хозяйственные и экологические задачи по
комплексной переработке природных ресурсов и охране
окружающей среды и т.д.
Используемая литература:
1. http://www.bwt.ru/useful-info/?ELEMENT_ID=828 (24.11.2014)
2. http://studme.org/18870109/ekologiya/ionnyy_obmen_rastvorah_stochnyh_vod
(24.11.2014)
3. http://prom-ecologi.ru/?p=932 (24.11.2014)
4. http://russian.yamit-f.com/english/Article.aspx?Item=689 (24.11.2014)
5. http://www.water.ru/bz/likbez/fe_removing_from_water-ion.shtml (24.11.2014)
6. http://vodopodgotovka-vodi.ru/umyagchitel-vody/umyagchenie-vody-metodomionnogo-obmena (24.11.2014)
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!