Замена ионообменной смолы в умягчителе воды своими руками

Описание процесса замены ионообменной смолы в системах очистки и умягчения воды «Waterboss 700»

Сервис быта Беззаботкин: http://bezzabotkin.ru

Видео Замена ионообменной смолы в системе Waterboss канала Сергей Корчак

Показать

Из этой статьи вы узнаете:

• Как выглядят ионообменные смолы для очистки воды

• Для чего нужны ионообменные смолы для воды

• Можно ли пить воду после применения ионообменной смолы для очистки воды

• Как заменить ионообменную смолу для очистки воды в умягчителе

1. Изъятый фильтр боком укладывают на ровную, возвышенную поверхность.

2. К горловине водоподъемной трубки хомутом присоединяют крепкий шланг, через который под определенным напором подается вода.

3. Вместе с взрыхленной засыпкой вода вытекает из емкости фильтра.

4. Для обеспечения чистоты вашего двора рекомендуют подставить под поток воды плотный полиэтилен (следует учесть, что этот полиэтилен не должен пропускать гранулы засыпки и подложку из гравия).

5. После того как емкость будет освобождена, из смягчителя или фильтра достается водоподъемная трубка.

6. Затем проводят повторную промывку емкости и заносят ее обратно в дом.

Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

• подключить систему фильтрации самостоятельно;

• разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

• подобрать сменные материалы;

• устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

• найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

Чтобы обеспечить высокий уровень очистки воды в домашних условиях, необходимо использовать трехступенчатую систему фильтрации. Такая система включает в себя картридж механической очистки, умягчения (в котором используется ионообменная смола) и доочистки из активированного угля.

Ресурс подобных картриджей приблизительно составляет 5-7 тысяч литров, поэтому их достаточно менять раз в год на новые. Но есть один важный момент: эффективность картриджа с ионообменником напрямую зависит от уровня жесткости поступающей жидкости и его полноценное применение возможно только при проведении регулярной регенерации.

Ионообменные смолы: общее описание

Это соединения в виде мелких шариков, обычно янтарного цвета. Они способны улавливать из водных растворов ионы магния и кальция и заменять на ионы натрия (или водорода). В результате жидкость приобретает нормальный уровень жесткости.

Такие материалы широко применяются в процессах водоподготовки, начиная с 60-х годов прошлого века. Это один из доступных, экологически безопасных и быстрых способов фильтрации. Он позволяет избавиться от накипи, добиться хорошего пенообразования при контакте с моющими средствами и получить питьевую воду без посторонних примесей.

В бытовых фильтрах наиболее часто используются иониты гелевого типа (например, катионит КУ-2-8, Dowex, Relite, Lewatit и др. Они обладают химической стойкостью, осмотической стабильностью и не выделяют в очищаемую воду вредные примеси.

Так как емкость ионитов ограничена, необходимо своевременно проводить ее восстановление. Для этого ионообменник погружают в раствор, содержащий избыток ионов натрия. В этом случае процесс пойдет в обратном направлении: ионы натрия поглощаются, а ионы кальция и магния отдаются в раствор. В качестве регенерационного соединения обычно используют поваренную соль.

Как регенерировать смолу при помощи поваренной соли?

Для этого следует закрыть кран на входе, чтобы перекрыть подачу воды в фильтр, и включить чистую воду, чтобы сбросить давление в корпусах системы. Затем следует достать картридж механической очистки и тщательно очистить его от загрязнений, промыв под струей воды со щеткой, а также вымыть колбу фильтра. После этих процедур картридж механической очистки установить на место.

Затем необходимо достать картридж с ионообменником. Процедура его регенерации зависит от типа фильтрационной системы: в простых фильтрах содержимое можно высыпать и регенерировать в отдельной емкости, в более сложных восстановление проводится без извлечения гранул.

В первом случае следует залить смолу 2 л 10 %-ного раствора нейодированной поваренной соли (100 г соли на 1 л воды) и дать настояться в течение 6-8 часов. После этого ионообменник промывают чистой водой 2-3 раза и засыпают обратно.

Второй вариант предполагает заливание смолы прямо в картридже 2 л 10 %-ного солевого раствора, после чего картридж ставят в промытую колбу и заливают еще 0,5 л раствора, оставляют на 8-10 часов. По истечении этого времени жидкость сливают и вновь погружают ионообменник в 2 л раствора. Для устранения избытка соли после этого гранулы промывают 2 л чистой воды.

Важный момент! Восстановление смолы может проводиться неоднократно, но постепенно она загрязняется примесями, которые содержатся в воде, и теряет ионообменную емкость. Поэтому картридж с ионообменником подлежит замене примерно раз в год (в зависимости от интенсивности использования и жесткости воды).

Вода – чрезвычайно важный и востребованный ресурс. К ее чистоте и безопасности предъявляются особые требования, ведь это тот продукт, без которого человек не сможет жить. С давних пор люди стремятся найти способ очистить питьевую воду, и в наше время известно очень много таких методик. Однако из-за стремительно ухудшающейся экологической ситуации в мире актуальность этой темы только возрастает. Ведь все мы пользуемся, например, чайником или стиральной машиной; видя на этих и других электроприборах налет накипи, мы невольно задумываемся о качестве воды, которую употребляем для питья.

Для того, чтобы удалить соли, отложившиеся на бытовых приборах, используют специальные умягчители. Одним из таких умягчителей выступает ионообменная смола.

Она была открыта в ХХ веке, ее популярность пришлась на 80-90-е годы. Вообще двадцатый век был ознаменован большим количеством открытий в сфере очистки воды. И вскоре на смену смолам пришли мембраны и обратный осмос. В данное время ионообменные смолы частично вернули себе былую популярность, но уже не являются главенствующими в этой области.
В данной статье будет описано, как выглядит такая смола, каких видов она бывает и для чего употребляется.

Внешний вид ионообменной смолы

По виду она напоминает крошечные шарики, диаметр которых не более полутора миллиметров, и они соединены в цепочку. По цвету ионообменные смолы бывают разнообразными (например, встречается белого, желтого или коричневого оттенка), однако чаще всего это доминирование какого-то одного колера.

«Основание» матрицы ионобменной смолы составляет сополимер стирола, а в роли скрепляющего вещества выступает дивинилбензол. Сшивка 8 (или 10) % является наиболее известной; прочность смолы напрямую зависит от этого показателя (чем выше процент сшивки, тем более прочной будет смола). Если взять руками этот материал, то можно ощутить его влажность и неспособность рассыпаться.
Стоит акцентировать внимание на том, что ионообменные смолы не являются реагентами или химическими реактивами; это на самом деле физическая среда для осуществления ионного обмена.

Назначение

В подавляющем большинстве фильтров, которые «смягчают» питьевую воду, используются реагенты. Они в совокупности с фильтрующей массой позволяют воде придать желаемые качества и требуемый состав. Однако если речь идет о том, чтобы минимизировать содержание в воде соли кальция и магния, тогда более подходящим вариантом будет безреагентный умягчитель для воды.
Ионообменная смола используется для достижения разных целей: это может быть очистка, деминерализация воды, удаление кремния и выборочная фильтрация.
Спектр областей применения смол очень широк – начиная от фармакологии, пищевой промышленности и заканчивая АЭС (используют для очистки конденсата).

Строение

Ионит (нерастворимый полиэлектролит) образует заряженное основание с ионами полярного знака. Если происходит столкновение ионов основы с частицами противоположного знака, то осуществляется смена ионитов.
Вследствие направления заряда ионы делятся на амфолиты.
Основа каркаса бывает:

• Химическая;
• Нехимическая;
• Минерально-органическая (здесь сочетаются органика и синтетические иониты).

Классификация

По структуре делятся на:
1. Гелевую матрицу. Например, у гелевого каркаса иониты активизируются, если набухают, и при этом увеличиваются в объеме до трех раз. Но следует знать, что эти иониты теряют свою способность смягчать воду, когда уничтожаются сшивки.
Наподобие того, как раскрывается цветочный бутон, происходит раскрытие гранул гелевой основы, что вызывает увеличение ионитов. Если обратить внимание на структуру такой основы, то можно заметить ее неоднородность. У гелевых смол есть существенный недостаток: они не могут впитывать крупные органические вещества и ионы. Это может вызвать закупорку пор смолы (иначе это явление называют «отравлением смолы»).
2. Макропористую матрицу (на поверхности такой смолы присутствует большое количество пор; это позволяет повысить качество умягчения воды).
Макропористые иониты на данный момент применяются чаще всего. Это может быть обусловлено следующими их преимуществами:

• Слабо изменяется объем;
• Способны хорошо абсорбировать;
• Обменные реакции продолжительны;
• Ускоренная фильтрация;
• Прочность;
• Жесткость.

Также существует дифференциация ионообменных смол, исходя из размера частиц для поглощения:

1. Полидисперсные (их размер от 0,3 до 1,2 мм);
2. Монодисперсные (около 0,5 мм).

Успешность использования

Существуют следующие виды ионитов, из которых может состоять такая смола:

• Аниониты;
• Катиониты;
• Аониты (наиболее распространенный вид).

Каждый из этих видов может замещать только иониты с таким же названием. Если аниониты имеют сильную основу, то обмен может происходить беспрепятственно, показатель кислотно-щелочного баланса не играет здесь никакой роли. Однако если основа у анионитов слабая, то обмен будет происходить только при отметке до 6 pH.
У катионитов сильная кислотность также дает больше возможностей для совершения обмена (уровень рН не имеет значения), а слабая – до 7 рН.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что цель умягчения воды достигается вполне успешно, но с очисткой ионообменная смола справляется гораздо хуже. Для полного устранения жесткости можно несколько раз пропускать воду через очистительный фильтр, и эта мера действительно помогает. Однако следует помнить, что при каждой очистке в воде накапливается такое вещество, как натрий, что при большой концентрации может быть опасным для человеческого организма.
Порой для восстановления ионообменной смолы применяют таблетированную соль.

Рекомендации по выбору ионообменных смол

Сейчас найти смолу для фильтра в магазине не является большой проблемой. Если потенциальный покупатель знает название искомой торговой марки и есть зарекомендовавший себя производитель, то можно легко отыскать и купить ионообменную смолу, например, в интернет-магазине.

Во-первых, нужно обратить внимание на влажность смол, а не на поглощение, поскольку именно это показывает эффективность их работы. Ликвидация химически связанной влаги, содержащейся в смоле, неизбежно приведет к ее разрушению.

Во-вторых, следует посмотреть, какова емкость ионов (существуют три разновидности такой емкости – рабочая, весовая и объемная). Весовая и объемная – эти характеристики определяются в лаборатории, они являются стандартными и обозначены в паспорте продукта.

Рабочая емкость не подлежит измерению и обусловлена глубиной и формой фильтрующего слоя, а также входными параметрами воды, приготовленной для очистки.
В-третьих, важно учесть типовые параметры ионообменных смол (скорость проведения фильтрации, уровень восстановления, размер частиц, которые могут задержать смолы, и т.д.).

Вывод

В данной статье была обозначена актуальность использования ионообменных смол, дана основная классификация и оценена результативность использования этого вещества. Кроме того, присутствуют сведения о назначении смол и краткие рекомендации по выбору продукции в магазине. Эта информация позволила читателю познакомиться с ионообменными смолами – продуктом химической промышленности, который есть практически в каждом доме.

Canature Na FG

Purex C150 Lewatit C 249 NS

Смола для умягчения воды. Общие понятия

Одной из главных задач водоподготовки является умягчение воды в коттедже и в промышленности. Умягчать воду можно различными методами, но наиболее широко в промышленной водоподготовке и водоподготовке для коттеджей используется метод, основанный на применении синтетических ионообменных смол для умягчения воды
на производстве и в коттеджах. Снижение жесткости методом ионного обмена может быть 3х видов:

• Na — катионирование,
  
• H-Na — катионирование,
  
• H — катионирование.
  

Методы H-Na — катионирования и H — катионирования применяются тогда, когда помимо жесткости требуется снизить или удалить щелочность воды и уменьшить общее солесодержание. Сложность процесса заключается в использовании кислот для регенерации и использовании установок для отдувки образующегося углекислого газа. Практическое применение в промышленности нашло сочетание H-Na — катионирования. В этом случае можно регулировать требуемую щелочность и кислотность воды, что требуется в ряде производственных циклов. В случае если требуется только снизить жесткость, применяется метод Na — катионирования на синтетических ионообменных смолах. Ионообменное свойство синтезированных ионитов объясняется наличием активных групп, прикрепленных к каркасу молекулярных соединений. В каркасе так же находятся подвижные противоположно заряженные ионы, которые и участвуют в обмене, в данном случае Na. По силе ионизации активные группы делятся на сильно кислотные, среднекислотные и слабокислотные. Синтетические ионообменные смолы для умягчения воды
являются сильнокислотными катионитами. Резюмируя вышесказанное, катионообменную смолу для умягчения можно охарактеризовать следующим образом: это полимер, содержащий карбоксильные, фосфиновые и сульфоксильные ионные группы, постоянно закрепленные в каркас, и одинаковое количество противоположно заряженных ионов.

Существует 2 метода производства ионообменных смол для умягчения питьевой воды и для других задач водоочистки, например, очистка воды из скважины от железа. Первый метод заключается в том, что активные вводят в структуру каркаса в момент процесса его создания (процесс полимеризации или конденсации). Второй метод: сначала синтезируют полимер, после чего в него вводят активные группы. Первый метод имеет ряд преимуществ: ионообменные получаются высокопрочные и монодисперсные. Само создание высокомолекулярных полимеров происходит по известным химическим процессам полимеризации и конденсации. Реакция конденсации — это реакция, в которой при синтезе полимера образуется вода, например, взаимодействие формальдегида и фенола. При химических реакциях полимеризации побочные продукты не образуются, например, стирол полимеризуется в полистирол. Нерастворимый сополимер синтезируется при связывании молекул полистирола с помощью дивинилбензола.

Отправить заявку на поставку смолы для умягчения воды:

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.

Фильтры для воды стали обязательным очищающим элементом в квартирах и загородных домах, а также на предприятиях.

Они, как и любая другая техника, нуждаются в обслуживании, в частности, особенного внимания заслуживает процедура регенерации картриджей с ионообменной смолой.

И если в одноступенчатых устройствах, а также фильтрах-насадках и кувшинах использованный картридж просто меняют на новый, с трехступенчатыми все сложнее.

Они состоят из картриджа механической очистки, доочистки угля и картриджа с ионообменной смолой. В связи с большим ресурсом работы устройства их нужно обслуживать или менять единожды в год.

Фильтр будет функционировать нормально, при одном условии — если будет проводиться регулярная регенерация, то есть восстановление свойств ионообменной смолы.

Технология регенерации смолы — как восстанавливается ионообменная смола в фильтре

Ионообменная смола представляет собой мелкие шарики янтаря, которые преобразовывают ионы магния и кальция в ионы натрия. Таким образом, вода становится менее жесткой, на бытовой технике не образуется накипь.

Зная показатели жесткости воды, можно прогнозировать примерный ресурс картриджа со смолой. Для этого показатель емкости делят на показатели жесткости воды, выраженные в мг-экв/литр.

Поглощение ионов магния и кальция – это обратимый процесс. При избыточном содержании ионов натрия будет обратная ситуация, то есть пойдет отдача ионов магния и кальция и поглощение ионов натрия.

Чтобы этого избежать, прибегают к так называемой регенерации, то есть восстановлению функций ионообменной смолы, чтобы она могла послужить вашему фильтру еще некоторое время.

Запустить процесс регенерации поможет обычная поваренная соль, так как эффективность регенерации фильтров солью
давно доказана на практике.

Процесс регенерации может проводиться многократно, но смола все же постепенно начинает терять свои свойства за счет обогащения воды примесями, и рано или поздно ионообменную смолу придется менять.

В целом порядок проведения регенерации выглядит следующим образом:

• перекрыть поступление воды,
• включить кран, чтобы стравить давление,
• вынуть картридж механической очистки, вымыть его, а также колбу, поставить на место,

Для регенерации системы без картриджа:

• вынуть ионообменный картридж и пересыпать содержимое в кастрюлю или другую емкость,
• залить смолу солевым раствором и оставить на 6-8 часов, периодически перемешивая,
• промыть смолу несколько раз чистой водой,

Для регенерации системы с картриджем раствор заливают внутрь и выдерживают 8 часов, затем его сливают и повторяют процедуру;

• после чего смолу нужно промыть кипяченой водой,
• установить картридж на место,
• вынуть картридж с углем, выполнить промывку, поставить на место,
• включить воду и пропустить несколько минут, пока из воды не пропадет солевой привкус.

Вместо соли также могут использоваться питьевая сода и даже лимонная кислота.

Компания «Гейзер» — один из лидеров на отечественном рынке фильтров. Рассмотрим, как выполнить регенерацию в трехступенчатый моделях этого производителя.

1. Перекрыть поступающую в устройство воду.
2. Спустить давление, открыв кран.
3. Выполнить механическую очистку фильтра.
4. Подготовить 10% раствор поваренной соли. Емкость лучше взять больше, так как начнется процесс вспенивания.
5. Держать устройство над раковиной и заливать 2 литрами солевого раствора так, чтобы смола не пролилась наружу.
6. Установить картридж обратно в корпус и залить 0,5 л раствора до верха, оставить на 8-10 часов.
7. Вынуть устройство и дать стечь раствору, затем еще раз залить 2 литра солевого раствора.
8. После того, как раствор стечет, установить картридж обратно в корпус.
9. Собрать фильтр.
10. Включить воду на несколько минут, чтобы из воды пропал привкус соли.

Регенерация позволяет восстанавливать свойства картриджей B510-04 и KH.

Сменный модуль KH для систем Кристалл

1. Перекрыть воду, выпустить давление.
2. Вынуть KH, нажимая кнопку на крышке устройства.
3. Собрать идущий в комплекте переходник для регенерации или приобрести отдельно.
4. Отрезать дно бутылки из пластика и закрепить на переходнике.
5. Сделать раствор 2-2,5 литра поваренной соли.
6. Устройство с бутылкой и переходником поместить в кастрюлю, трубку переходника вывести в раковину.
7. Пропустить через смолу солевой раствор, а затем 2 литра чистой воды.
8. Установить устройство на место.

Модуль B510-04 для систем Трио

1. Отключить подачу воду и стравить давление.
2. Вынуть картридж.
3. Высыпать содержимое в емкость из пластика или металла.
4. Приготовить литровый раствор соли и залить содержимое картриджа, оставить на 6 часов, иногда помешивая.
5. Слить раствор и выполнить промывку кипяченой водой. Повторить процедуру дважды.
6. Поместить содержимое обратно в картридж и поставить его на место.
7. Не забыть о промывке механического картриджа.
8. Включить фильтр на 10 минут, после чего им можно вновь пользоваться.

Инструкция по регенерации картриджа фильтра Арагон

1. Перекрыть воду, спустить давление.
2. Приготовить раствор из 40 г лимонной кислоты и двух столовых ложек соды на один литр воды. Так как происходит вспенивание, посуда для раствора должна быть емкостью 1,5-2 литра. Воду нужно наливать постепенно.
3. Картридж Арагон поставить в корпус, залить его раствором в количестве 0,6 л. Оставить на 12 часов, затем достать картридж и слить раствор.
4. Далее потребуется дополнительная обработка оставшимся раствором. Делать это лучше над раковиной. Жидкость льют через горловину и оставляют до полного стекания.
5. Затем нужно промыть устройство. Для этого используют сначала 3 литра чистой воды, которую заливают через горловину. Затем пленкой фиксируют ее и удаляют донную заглушку. Удерживая картридж вертикально, вливают еще 3 литра воды, после чего пленку удаляют, заглушку ставят на место. Останется поставить картридж на свое место в фильтре и включить устройство на несколько минут для промывки.

ВИДЕО ИНСТРУКЦИЯ

Таким образом, используя эту технологию, можно в домашних условиях без приобретения дорогостоящих средств, а лишь с использованием обычной соли можно неоднократно восстанавливать свойства ионообменных картриджей для вашего фильтра.

Рис.Сравнение полной динамической ПДОЕ и динамической обменной емкости ДОЕ. Заштрихованная площадь А соответствует ДОЕ, а вся площадь над кривой с учетом проскока солей — ПДОЕ

Селективность

Под селективностью понимают способность избирательно сорбировать ионы из растворов сложного состава. Селективность определяется типом ионогенных групп, числом поперечных связей матрицы ионита, размером пор и составом раствора. Для большинства ионитов селективность невелика, однако разработаны специальные образцы, имеющие высокую способность к извлечению определенных ионов.

Механическая прочность

Показывает способность ионита противостоять механическим воздействиям. Иониты проверяются на истираемость в специальных мельницах или по весу груза, разрушающего определенное число частиц. Все полимеризационные иониты имеют высокую прочность. У поликонденсационных она существенно ниже. Увеличение степени сшивки полимера повышает его прочность, но ухудшает скорость ионного обмена.

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.

Осмотическая стабильность определяется как количество целых зерен, отнесенное к общему первоначальному их числу, после многократной (150 раз) обработки навески ионита попеременно в растворе кислоты и щелочи с промежуточной отмывкой обессоленной водой.

Химическая стабильность

Все иониты обладают определенной стойкостью к растворам кислот, щелочей и окислителей. Все полимеризационные иониты имеют большую химическую стойкость, чем поликонденсационные. Катиониты более стойки, чем аниониты. Среди анионитов слабоосновные устойчивее к действию кислот, щелочей и окислителей, чем сильноосновные.

Температурная устойчивость

Температурная устойчивость катионитов выше, чем анионитов. Слабокислотные катиониты работоспособны при температуре до 130 ° С, сильнокислотные типа КУ-2-8 — до 100-120 ° С, а большинство анионитов — не выше 60, максимум 80 ° С. При этом, как правило, Н- или ОН-формы ионитов менее стойки, чем солевые.

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

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!

Можно ли пить воду после ионообменной смолы

Важно понимать, что основное назначение ионообменных смол – это смягчение воды. В процессе фильтрации происходит замена ионов кальция и магния, способных создавать нерастворимые соединения, на ионы хлора, натрия и другие элементы, которые создают легкорастворимые соединения.. На протяжении всей своей истории человечество вполне успешно училось приспосабливаться к новым природным источникам воды

Различия химического состава жидкости и большое количество этих источников покрывались отличной адаптацией организма человека ко всем внешним факторам.

На протяжении всей своей истории человечество вполне успешно училось приспосабливаться к новым природным источникам воды. Различия химического состава жидкости и большое количество этих источников покрывались отличной адаптацией организма человека ко всем внешним факторам.

Организм сам выводил все «лишнее». Несмотря на большое количество информации о накоплении нерастворимых солей магния и калия в нашем организме и причиняемом ими вреде, каких-либо реальных доказательств этих данных не существует. Это подтверждается еще и тем фактом, что для людей с нарушенными обменными процессами в организме полностью очищенная вода критически опасна. Все необходимые нам элементы относительно здоровый организм способен был извлечь из потребляемой нами воды и пищи.

Но это правило было актуально до всеобщей индустриализации общества, до появления так называемой техногенной среды. Даже природные источники воды в большинстве своем имеют повышенное содержание ионов тяжелых металлов, различные нежелательные органические примеси и даже изотопы радиоактивных элементов. Было бы здорово иметь такой фильтр, который смог бы заменять подобные примеси на ионы естественного происхождения. Но, к сожалению, ионообменные фильтры на такое неспособны.

В большинстве случаев изготовители ионообменных фильтров за счет рекламных слоганов предлагают заменить одни ненужные нам микроэлементы на другие.

Определить, насколько действительно важно менять ионный состав воды с помощью ионообменных фильтров, не так уж и просто. Посмотрите на ситуацию с посудомоечными и стиральными машинами

Для длительной эксплуатации этих приборов очень важна степень жесткости воды. Чем она меньше, тем меньше и вероятность появления накипи на тэне, и, соответственно, выхода прибора из строя. Но производители этих бытовых приборов давно уже нашли простой выход – применение химического способа смягчения воды путем добавления умягчителей в состав моющих средств.

Можно вспомнить о чайниках и кастрюлях, в которых кипятится вода, благополучно нами потребляемая. Но степень воздействия «жесткой» воды на наш организм досконально не изучена, чтобы говорить о каких-либо выгодах применения фильтров с ионообменными смолами.

Но давайте обсудим, на что же способны фильтры, содержащие ионообменные смолы для очистки воды. Не будем останавливаться на химических процессах, происходящих в этой жидкости, после прохождения через такой фильтр. То, что реально беспокоит потребителей, – это присутствие в воде ионов тяжелых металлов. Большинство трубопроводов в настоящее время состоит не из пластиковых труб (о которых лет 30–40 назад у нас мало кто слышал), а из металлических. Раньше при поломке одного из участков такой трубы или целой секции производили замену трубы на стальную оцинкованную.

Эти трубы до сих пор являются основным «поставщиком» ионов цинка и свинца в наш дом. Если проанализировать степень очистки воды бытовыми ионообменными фильтрами от ионов этих металлов, то окажется, что эта степень близка к нулю. По-настоящему действенные элементы, задерживающие эти вредоносные ионы, существуют, но они устанавливаются на крупных промышленных предприятиях, цель которых уловить дорогостоящие химические соединения. Из-за большой дороговизны подобного оборудования вероятность его применения в бытовых фильтрах очень низка.

Читайте материал по теме: Очистка воды от железа

Тонкости выбора ионообменных смол

Традиционными ионообменными смолами считаются сульфокатионит, а также карбоксильная смола. Есть и другие составы, обладающие необходимыми характеристиками.

При выборе конкретной смолы для использования в системе фильтрации надо учитывать, что основным показателем ее эффективной работы является не то, насколько она поглощает влагу, а уровень ее влажности. Дело в том, что в смоле всегда имеется связанная на основе химических связей влага, а ее удаление приводит к разрушению смолы.

Следующий момент, на который нужно обратить внимание при выборе ионообменных смол, – емкость ионов. Она может быть рабочей, весовой или объемной

Объемная или весовая емкость относится к стандартным характеристикам материала, они определяются в условиях лаборатории и приводятся в паспортах на материалы. А вот рабочая ионнообменная емкость смолы в лаборатории не измеряется, так как это не имеет смысла. Этот параметр зависит от того, какую форму имеет фильтрующий слой, и на какую глубину он распространяется. Кроме того, результат очистки будет зависеть и от того, какие параметры имеет очищаемая вода, проходящая через фильтр.

Также при выборе конкретного материала следует обязательно обращать внимание на такие вещи, как скорость, с которой фильтруется вода, размер частиц, которые он может задерживать, уровень его восстановления. Все эти характеристики также оказывают влияние на удобство использования ионообменных смол в разных условиях использования

Ресурс использования ионообменных смол со временем заканчивается, и в таком случае необходима регенерация смол солевым раствором NaCl (обычная поваренная соль). Хлористый натрий пропускается через ионообменный слой, и емкость смолы восстанавливается. Впрочем, не стоит считать, что ионообменной смоле можно возвращать все ее изначальные свойства бесконечное количество раз. В любом случае способность катионитов умягчать воды со временем снижается, и уже спустя 3-6 лет (в зависимости от интенсивности эксплуатации) ионообменные смолы подлежат утилизации.

Ионообменные фильтры

Классифицируют их в зависимости от применения:

• Оборудование для использования в домашних условиях, предполагающие смену картриджа.
• Промышленные фильтры. Очистной раствор регенерируется автоматически.

Их применяют, когда вода имеет сильную минерализацию. В загрязненной воде, во время протекания через фильтр, происходит взаимообмен, задерживаются ионы магния и кальция, и отдаются иониты натрия. В конечном итоге химическая структура воды меняется. Смола также задерживает и иные вредные химические вещества.

Через какое-то время ионообразную смолу необходимо восстанавливать. В качестве восстановителя применяется поваренная соль. Но полностью смола не восстанавливается, и какая-то часть ионов остается.

Технические характеристики оборудования отличаются в зависимости от сферы его применения. В домашних ионных фильтрах делается замена картриджа при окончании его срока службы.
В промышленном оборудовании применяются ионообменные колонны. В них регенерация происходит автоматически.

Фильтр состоит из 3-х блоков. Процесс фильтрации происходит в емкости, где расположен ионообменный наполнитель.

При истощении ресурса смолы, требующей регенерации, вода подает в восстановительную емкость. Полученный солевой раствор используется для промывки наполнителя. Процедура осуществляется до тех пор, пока максимально не восстановится.

Если используются фильтры картриджные, то после их истощения применяют следующие варианты:

• Производится замена картриджа.
• Промывается вручную раствором поваренной соли, а потом в чистой отфильтрованной воде.

Для умягчения воды

По жесткости вода делится на:

− мягкую;

− среднюю;

− жесткую;

− сверхжесткую.

Основной способ смягчить воду – кипячение. Но оно не избавляет от солей. Ионообменный фильтр очищает от механических примесей, органики и хлора. Осуществляет антибактериальный эффект, при этом сохраняя микроэлементы.

На кухне, зачастую, чтобы смягчить питьевую воду, используют простые фильтры-кувшины, имеющие съемный картридж (кассету).

Недостатком является небольшая производительность и частая замена кассеты.

Для очистки воды

Ионит качественно очищает как питьевую воду, так и промышленные водостоки. В нем используются водородные смолы. Из себя он представляет корпус с размещенными на нем фланцами, изготавливаемый из материала, устойчивого к коррозии. Посередине корпуса расположен блок фильтра, сделанный на основе волокнистых материалов «фибан».

Фильтрующие элементы очистки состоят:

1. Сетчатый фильтр. Предназначен для механической очистки, освобождающую воду от больших частиц, задерживая их на сетке.
2. Ионообменный очиститель. Удерживает тяжелые металлы и устраняет вредные соли.
3. Фильтры тонкой очистки.

Для стиральной машины

Распространенной причиной поломки стиральной машины является выход из строя водонагревательного элемента. Основной причиной служит низкое качество воды, используемой при стирке белья. Тэн и внутренние детали покрываются накипью, что и служит причиной поломки машины.

С помощью фильтра, установленного на трубе, ведущей к машинке, увеличивается срок работы стиральной машины. Он не дает забить внутренний фильтр машинки и предохраняет от накипи ее внутренние детали.

Периодичность замены засыпки в фильтрах водоподготовки.

Засыпки в системах комплексной водоподготовки выполняют важнейшую роль, а именно они нейтрализуют вредные химические и органические примеси, смягчают воду, улучшают ее показатели и так далее.

Наиболее используемые засыпки являются:

1. Ионообменная смола;

2. Кварцевый песок;

3. Активированный уголь;

4. Многофункциональные засыпки.

Любой засыпной фильтр колонного типа для очистки воды требует  полной замены засыпки  раз в несколько лет — периодичность определяется специалистом отдельно в каждом конкретном случае. Как правило, система водоподготовки сама «рапортует» о необходимости этой процедуры снижением эффективности очистки. Удаление железа из воды начинает сбоить, допуская прорывы  двухвалентного  железа, а регенерация засыпки даёт неудовлетворительный эффект. С умягчителями воды та же история: соли жёсткости свободно проникают в инженерные системы дома, образуя накипь и белесые пятна после высыхания капель воды.

Ориентировочные сроки службы засыпок: ионообменная смола — до 5 лет, обезжелезивающие материалы — до 5 лет, активированный кокосовый уголь — до 3 лет, активированный березовый уголь — до 2 лет, кварцевый песок  и многослойные засыпки для осветления воды, до 3 лет.

Основное правило, которого необходимо придерживаться при подборе засыпки для системы фильтрации — точное соответствие количество засыпки с  размерами фильтра. Это позволит правильно настроить  блок управления и получить максимально эффективную работу всей системы.

Ионообменная смола засыпается не более 75% от общего объема колоны фильтра, прочее засыпки загружаются слоем не более 1 м (в противном случае они не достаточно взрыхляются и промываются обратной промывкой.

Срок службы фильтрующей загрузки напрямую зависит от степени загрязненности исходной воды, водопотребления, и стабильности работы регулирующей автоматики. Обычно, средний срок службы загрузки обезжелезивателя составляет 3 — 5 лет, а умягчителя  5 — 6 лет. Но чаще всего их приходится менять одновременно, так как отработавший свой ресурс обезжелезиватель начинает частично пропускать не удаленные примеси, что губительно сказывается на фильтрующей среде умягчителя. И к тому времени, когда созревает решение поменять фильтрующую загрузку обезжелезивателя, загрузку умягчителя тоже пора менять.

Чтобы работы по замене наполнителя не оказались бесполезными, перед проведением работ рекомендуется провести анализ исходной воды и диагностику работы клапанов управления. Довольно часто причиной плохой очистки воды является управляющий клапан одного из фильтров. Также за долгие годы эксплуатации системы, качество исходной воды могло измениться (как в худшую, так и в лучшую сторону) по правилам, анализ входной воды необходимо делать каждые 6 месяцев для бытовых потребителей, и более часто для ответственных случаев (важные технологические процессы в промышленных установках). Не исключено, что потребуется изменить состав оборудования или тип фильтрующей загрузки, перепрограммировать электронику клапанов.

Обслуживание водоподготовки очень Важно для Вашего здоровья. Поэтому регулярное обслуживание системы должно стать частью Вашего проживания в доме

Что такое ионообменная смола и ее применение

Это вещество, повышающее, качественные характеристики воды. У нее макропористая структура.

Делятся смолы на 3 вида:

1. катионообменные.
2. анионообменные.
3. биполярные.

Они являются полиэлектролитами и не растворяются.

Смола представляет собой мелкие шарики, изготовляемые из полимерных материалов. Это молекулярные соединения ионных групп, которые перехватывают и втягивают в себя из воды ионы разных веществ, на их место выдавая «припасенные» ионы. Вследствие чего, ионы обмениваются между собой, поэтому и получили название смол – ионообменные.

Структурно ионообменные смолы подразделяют на:

• макропористые.
• гелевые.
• промежуточные.

У гелевых отсутствует пористая структура, поэтому обмениваются ионами в набухшем состоянии. Макропористые иониты, в связи с наличием пор, могут обмениваться как в не набухшем, так и в набухшем виде.

https://youtube.com/watch?v=hD99wHWF8sM

Применяется во многих фильтрах для смягчения и очистки воды для бытовых нужд, для изготовления деионизированной воды.

3.1 Умягчение воды в квартире

Проблема устранения жесткой воды в квартире актуальна практически для каждого жителя мегаполиса. Задачи, которые необходимо решать – препятствие образованию накипи, улучшение качественных характеристик воды.

Существует несколько видов фильтров, умягчающих воду, дающих на выходе объем, способный закрыть потребности одной семьи. К таким относятся проточные умягчители и приборы, устанавливаемые под мойку.

Проточные фильтры имеют ряд достоинств: они умягчают всю воду, которая поступает в квартиру, причем, для обработки полного объема воды можно использовать только один фильтр. Также они характеризуются долгим сроком эксплуатации и быстрой скоростью фильтрации, не требуют сложного обслуживания. Но проточные фильтры обладают также и ограничениями. Они будут эффективно умягчать воду, если показатель жесткости составляет не более 4 мг-экв/л.

Наиболее популярны электромагнитные проточные фильтры для умягчения. Принцип работы основан на использовании электрического процессора, создающего посредством сильных магнитов пронизывающие воду электромагнитные волны. Под действием последних кристаллы солей магния и кальция деформируются, и становятся неспособными образовывать соединения и выпадать в осадок (создавать накипь). Еще одним достоинством проточного электромагнитного умягчителя является то, что он также устраняет накипь, уже имеющуюся на внутренней поверхности водопроводных труб.

Умягчитель воды, устанавливаемый под мойку позволяет получить качественную питьевую воду. Чаще всего их рекомендуют устанавливать на кухню. Основные элементы входящие в состав фильтра под мойку:

— предварительные фильтры,

— модуль обратного осмоса,

— фильтрующие модули,

— емкость для накапливания очищенной воды,

— повышающий насос.

Рис. 5 — Схема очистки воды в квартире с использованием умягчающего картриджа для Big Blue 10″

Принцип действия умягчителей под мойку заключается в следующем: в фильтрующем модуле с полипропиленовым картриджем вода проходит первую ступень механической очистки, где устраняются вещества с частицами размером до 5 мкм. Эта мера защищает обратноосмотическую мембрану от крупных частиц, способных ее повредить. После этого вода переходит в угольный фильтр, задерживающий ряд вредных примесей с размером частиц до 1 мкм, таких как, продукты нефтепереработки, свинец, ртуть и т.п. Затем вода под давлением направляется в емкость с обратноосмотической мембраной, где происходит тонкая очистка воды, и вода пригодного качества поступает в накопительный бак, а оттуда – в водопроводный кран.

Принципы и технология работы ионных умягчителей

Самый популярный химический реагент, используемый для водоподготовки ионным способом – это специальная смола. Она представляет собой твердое вещество неорганического происхождения с пористой структурой. В состав смолы входят различные функциональные добавки, которые и отвечают за протекание реакций ионного обмена. Форма выпуска – гранулы разных размеров (они являются произвольными). Если смола была получена в ходе полимеризации, она будет шаровидной, а если путем поликонденсации, то неправильной формы. При взаимодействии с водой смола набухает.

Смола в процессе замены ионов солей жесткости постепенно утрачивает первоначальный состав, рабочие характеристики в ходе эксплуатации безвозвратно изменяются. Чтобы восстановить работоспособность реагента, обычно используется раствор обычной поваренной соли, реже, но тоже может применяться лимонная кислота. Учтите, что восстановление солью не вернет смоле все первоначальные качества, поэтому со временем ионные фильтры меняют. Если все делать правильно и регулярно очищать вещество, оно прослужит вам около трех лет.

Химический состав ионообменных смол

Основа смол ионнообменного типа – составы, относящиеся к ионитам, нерастворяющимся в воде (называются полиэлектролиты). Они могут быть как синтетическими, так и природными. Структура ионита представляет собой каркас, оснащенный ионами одного знака. При химическом контакте ионов, входящих в каркас смолы, с ионами, имеющими противоположную полярность, происходит их смена. В результате наблюдается замещение ионов в воде и, соответственно, ее умягчение.

Каркас ионитной смолы может быть:

• химическим;
• нехимическим;
• минерально-органическим (сочетанием органики и синтетики).

Отдельно можно выделить гелевые составы, содержащие так называемые макропористые иониты. Ресурс такой смолы как умягчителя является исчерпаемым. Как только ионы будут заменены, она перестанет работать как смягчитель.

Чаще всего в используемых в настоящее время системах водоочистки применяют иониты макропористого типа. Они отличаются малым изменением объема, продолжительной реакцией обмена, высокой скоростью фильтрационных процессов.

Считается, что:

• макропористые составы обладают более высокой прочностью, чем гелевые структуры;
• составы на основе гелевых анионитов работают несколько хуже, чем гелевые катиониты;
• смолы на полистирольной основе работают слабее, чем акриловые.

Как выглядят ионообменные смолы для очистки воды

Применение ионообменных смол в фильтрующих системах частного жилого сектора давно считается необходимым условием для получения качественной питьевой воды. Пик популярности этого способа очистки приходится на конец ХХ века.

С виду, ионообменная смола – это скопление мелких шариков (до 1 мм в диаметре), которые производят из полимерных материалов.

Тот, кто никогда не сталкивался с этим материалом, с легкостью может перепутать смолу с рыбьей икрой. Пользу и его уникальные характеристики нельзя игнорировать. Использование ионообменных смол для умягчения воды позволяет задерживать ионы примесей металлов и солей жесткости. Но такой фильтр не просто накапливает в себе все эти вещества, а заменяет ионы вредных веществ на абсолютно безопасные. Эта процедура замены ионов и закрепила существующее название фильтрующей среды (ионообменные смолы).

В химии ионообменные смолы относят к ионитам (высокомолекулярное соединение, имеющее функциональные группы, которые, в свою очередь, способны вступать в реакцию обмена с ионами какой-либо жидкости). Отдельные группы ионитов способны также вступать в окислительные реакции, процессы восстановления и физической сорбции.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

По своей структуре ионообменные смолы бывают пористыми, гелевыми или промежуточными.

Смолы с гелевой структурой не содержат пор. Обмен ионами в такой структуре возможен лишь в тот момент, когда смола набухает и становится похожей (по консистенции) на гель.

Пористая структура получила свое название благодаря огромному количеству пор на поверхности смолы. Эти поры как раз и позволяют произвести ионный обмен.

В промежуточной структуре ионообменных смол соединены свойства как пористой, так и гелевой структуры.

Все эти разновидности смол имеют принципиальные различия. У гелевых – наибольшая обменная емкость, тогда как смолы с пористой структурой обладают высокой стойкостью к химическим и термическим воздействиям. Такая стойкость позволяет смолам с пористой структурой поглощать больше примесей независимо от температуры воды.

Кроме этого, ионообменные смолы для очистки воды разделяют по заряду ионов. При обмене катионов (положительно заряженных ионов) смолу называют катионитом. В случае обмена анионами (отрицательно заряженными ионами) – анионитами. На практике суть различия по этому признаку сводится к способности обмена ионов в водной среде с разным уровнем pH. У анионитов «рабочей» считается среда с рН от 1 до 6, в то время как у катионитов процессы протекают в среде с рН от 7 и более. Конечно же, пользователям необязательно разбираться в таких тонкостях работы фильтров. В выборе необходимого типа фильтрующего устройства вам должны помогать специалисты в этой области.

В большинстве случаев ионообменная смола, находящаяся в фильтрующих системах, содержит большое количество ионов солей хлора или натрия. В некоторых случаях такая смола состоит из смеси солей с другими элементами (натрий-водород, гидроксил-хлорид и др.).

В зависимости от параметров, ионообменные смолы для умягчения воды могут отличаться друг от друга. Одним из таких показателей является влажность. Оптимально, когда влажность сведена к минимуму. Поэтому производители стараются извлечь влагу из смолы еще до момента ее упаковки. Для этого используют специальные центрифуги.

Ионообменные смолы оценивают также по уровню их емкости. Эта характеристика показывает, сколько ионов в исходной среде приходится на единицу массы (объема смолы). Сравнивая смолы по этому признаку, выделяют три вида емкости: рабочую, объемную и весовую. Объемная, как и весовая, являются стандартными величинами, то есть их параметры определяют в лаборатории, а полученные данные записывают в характеристики готовых продуктов.

В отличие от двух предыдущих, рабочая емкость не подлежит измерениям, поскольку имеет много условностей (степень чистоты воды, толщина слоя смолы, сила потока воды и др.). Со временем ионы рабочей среды полностью заменяются ионами примесей, содержащихся в воде. В таком случае рабочая емкость подлежит восстановлению.

Читайте материал по теме: Обессоливание воды

Производство

Если полимер, который не имеет свойства ионита, обработать химически, то произойдут изменения – регенерация ионообменной смолы. Это достаточно важный процесс. С помощью полимераналогичных превращений, а еще поликонденсации и полимеризации, получают иониты. Существует солевая и смешанно-солевая формы. Первая подразумевает натриевый и хлористый, а вторая – натрий-водородный, гидроксильно-хлоридный виды. В таких условиях выпускаются иониты. Мало того, в процессе они переводятся в рабочую форму, а именно водородную, гидроксильную и т. д. Такие материалы используют в разных сферах деятельности, например, в медицине и фармацевтике, в пищевой промышленности, на атомных электростанциях для очистки конденсата. Также может применяться ионообменная смола для фильтра смешанного действия.

Селективное извлечение солей жесткости

1. Ионный обмен ;
2. реагентное умягчением воды;
3. нанофильтрация;
4. обратный осмос;
5. термоумягчение.

Таблица внесистемных единиц жёсткости (градусы) 

Общая жёсткость по величине различается —  мягкая вода до 2 °Ж, средняя жёсткость воды от 2 до 10 °Ж, жесткая вода более 10 °Ж.

2.1 Умягчение воды кипячением

Кипячение (термический метод умягчения) – процесс нагревания воды, в результате которого устраняется временная жесткость, т.е. удаляются гидрокарбонаты кальция и магния, осаждающиеся в виде белой накипи. Таким образом, вода становится более мягкой.

Соли жесткости имеют свойство терять растворимость с ростом температуры. То есть, чем температура нагревания выше, тем быстрее образуются отложения. Чем дольше продолжается процесс кипячения, тем больше солей выпадет в осадок, и тем мягче будет полученная вода.

При использовании кипячения с целью понизить жесткость воды, учитываются несколько моментов.

Необходимо определить оптимальное положение крышки на емкости. Желательно, чтобы выделяющийся в процессе углекислый газ как можно быстрее улетучивался, поэтому рекомендуется не полностью закрывать крышку емкости, где происходит кипячение. При плотно закрытой крышке свободное улетучивание углекислого газа затруднено, и следовательно выпадение солей жесткости в осадок происходит медленнее. Если же емкость полностью открыта, вода быстро испаряется, и общее количество солей растет, ухудшая тем самым вкус воды.

Следующий момент, чем больше содержится в воде солей магния и кальция, тем быстрее в процессе нагревания будет образовываться накипь. Таким образом, необходимо знать уровень жесткости очищаемой воды. Например, если жесткость воды менее 4 мг-экв/л, то умягчать ее кипячением не имеет смысла. Реакция термического осаждения в этом случае будет слишком медленной, и испарится большое количество воды. Это в свою очередь негативно повлияет на вкус воды, так как концентрация солей будет неоптимальной.

Еще один параметр влияющий на время, необходимое, чтобы выпали в осадок все соли жесткости, это площадь поверхности, на которой будет происходить осаждение, т.е. площадь стенок и дна, контактирующих с водой. Чем площадь больше, тем эффективнее будет идти процесс, и тем меньше времени он займет. Причем, эффективность будет расти также с увеличение слоя накипи на поверхности емкости.

В бытовых, домашних условиях результат этого метода можно проверить либо просто на вкус, либо с помощью специального устройства.

С целью определения точного времени, необходимого на термическое умягчение воды, применяют прибор TDS-метр, или солемер. Устройство измеряет общее количество солей в воде (в том числе учитываются соли жесткости). Таким образом, если в процессе кипячения произошло выпадение осадка, то прибор покажет меньшее количество содержания солей. Вместе с тем, можно также определить, когда термическое воздействие уже не убирает временную жесткость, а наоборот повышает общее количество солей из-за испаряющейся воды.

Рекомендуется использовать солемер с  температурным компенсатором, тогда показания прибора по содержанию солей будут корректны при разных температурах нагреваемой воды.

Обработка H2O

Существует несколько способов для того, чтобы очистить воду. Можно воспользоваться магнитной и ультразвуковой обработкой, а можно отретушировать ее комплексонами, комплексонатами, ИОМС-1. Но более популярным вариантом считается фильтрация с помощью обмена ионов. Это заставит изменить состав элементов воды. Когда используют такой метод, H₂O почти полностью обессоливается, загрязнения пропадают. Следует отметить, что такой очистки достаточно сложно добиться иными способами. Обработка воды с помощью ионообменных смол очень популярна не только в России, а и в других странах. Такая очистка имеет много достоинств и намного эффективнее прочих методов. Те элементы, которые удаляются, никогда не останутся осадком на дне, а дозировать реагенты не нужно постоянно. Сделать эту процедуру очень легко — конструкция фильтров однотипная. При желании можно воспользоваться автоматизацией. После очистки свойства будут сохраняться при любых колебаниях температуры.

Катионит. Характеристика и применение

Катиониты – это высокомолекулярные нерастворимые вещества, состоящие из твердой основы в виде небольших гранул. Они бывают минеральные и органические, искусственного и естественного происхождения.

В искусственных содержится водород, который способен замещаться другими катионами – четвертичные амины.

Натрий катионитовый фильтр: принцип работы и применение

Состоит он из гелиевой смолы, состоящей из натриевых шариков. Таким наполнителем заполняется картридж, и он удерживает вредные минералы. Между натрием и солями происходит бурная реакция, способствующая образованию корки. Магний с кальцием прилипает к катиониту, словно магнит.

Работа делится на 4 этапа:

1. Умягчающий этап.
2. Перетряска катионовой засыпки.
3. Регенерация.
4. Этап отмывания.

Применяется на водоподготовительных установках электростанций, промышленных и отопительных котельных.

Особенности замены и регенерации катионитовых фильтров

Регенерация катионита осуществляется последовательным пропусканием раствора кислоты серной нарастающей концентрации: 1% раствор в течение 50 минут, 1,5% раствор – 25 минут и 3% раствор пропустить 20 минут со сбрасыванием использованного раствора в бак стоков.

Следующий этап – отмывка катионита от продуктов регенерации и избыточного содержания серной кислоты.