24 Физико-химические основы процесса анионирования.

Аниониты содержат хим-активн группы NН2^-, N₃-. В состав анионита м вводится разл анионы: ОН-, НСО3-, СО₃^2- => анионита прдставл собой ROH-, R₂CO₃^2-…(R-нераствор в воде радикал)

При погруж анионита в воду он диссоциирует с образованием нерастворимого в воде ядра ионной сферы, а вокруг – подвижные ионы, способные обмениваться на другие. слабоосновные аниониты обмен-ся только на анионы сильных кислот (Cl, SO₄) => солесод-ие воды при анионировании ↓ до 50-100мкг/л. Анионы слабых кислот(кремниевая к-та,углек-та)не вступают в обменные реакции со слабоосновными анионами. Сильноосн-е катионы способны увлекать из воды анионы и сильн. и слаб. кис-т,но сильноосновные аниониты много дороже слабоосновных => их применяют для более полного хим обессолевания и обезкремнивания воды.

ROH^-+HSiO₃RHSiO₃+OH^-

В рез-те Si-содержания воды в пересчете на

(SiO₃ )^2-↓ до 20 мкг/л и ниже. Регенер анионита: делается р-ром NaOH-, Na₂CO₃, NaHCO₃, NH₄OH. С теч времени аниониты стареют (из-за загрязн органич в-ми и раствор-ми в воде О₂). Рабочая обменная спос-ть ↓ и технол-кие кач-ва анионита должны поглощать из воды только анионы кислот не вступая при этом в ионный обмен с катионами. При старении анионита спос-ть взаимод-ия с катионитами начинает проявляться (Н⁰ начин взаимод-ть с Н⁺) => (старение)стан-ся амфотерным начин протекать след реакция:

H⁺

R⁺OH^-+HClR +OH^-

Cl^-

Регенер такого анионита затруднена. Чтобы избежать подобного, воду перед анионированием очень полно очищают от органики (коагуляция).

25 Катиониты и их свойства.

Показатели качества:

- физич-ие св-ва

- хим и термо стойкость

- рабоч обменная емкость

Фракционный состав хар-ет его эксплуатац-ые св-ва, обычно он опред-ся ситовым анализом: кол-ое соот-ние зерен по фракциям, средний размер зерен, кол-во пыли. мелкозернистый катионит, при прочих равных условиях, имеет более высокую обменную емкость, но чем мельче зерна, тем выше гидравлическое сопротивление и выше расход энергии на фильтрование. Используя обычные скорости фильтрования и учитывая гидравлич потери в слое фильтрата вышли на размеры зерен 0,3-1,5 мм. Чем более однороден по раз-рам зерен катионит, тем лучше. Введем коэф неоднородности

d_80, d₁₀ – это раз-ры сит, ч/з кот может пройти 80 и 10% общей навески

К_н=d₈₀/d₁₀=2

Рабоч обменная емкость катионита зависит от вида улавливаемых катионитов, от рН воды, от соотнош-ия солевых компонентов в воде, от высоты слоя катионита, от скорости фильтрации, от расхода реагента за счет режима эксплуатации фильтров. Интенсивность извлечения катионита из р-ра неодинакова, это завис. от ряда активности.

Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>NH₂⁺

26.Процесс h-катионирования.

Пр-с Н-кат-я содерж катионы Ca и Na (одноврем-е анионирование с целью исключения влияния его на р-цию катионного обмена). Пр\с протек в 4 стадии. :

1. А-Г – полное поглощение обоих катионов из фильтрующего р-ра

2. (Г)-Ж – проскок в фильтрат катиона Na и нарастание его конц-ии в фильтрате до конц-ии в исх р-ре

3. Ж-М-Н – вытеснение с катионом Ca, поглощ-го ранее катиона Na в фильтрат

4. И-Р – проскок в фильтрат катиона Са с ↑ его конц-ии в фильтрате до конц-ии в исх р-ре

Линия 1. – конц-ия катиона Na в исх р-ре

Линия 2. – конц-ия катиона Са в исх р-ре

На рабочую обменную емкость катионита оказывает влияние анионный состав воды, величина общ солесодержания причем для Na-катионита и Н-катионита по-разному. Если сульфоуголь (в фильтре), то при Na катион и анионный состав воды не окажет сущ-ое влияние на обменную емкость. Если скорости фильтрации велики => то время взаимод катионита с водой снижается.В Катионных фильтрах I ступени, где скор фильтр ≤15-20 м/час, а высота загрузки 2-2,8м, то влияние скор-ти на обменную емкость не очень значительно. А в Н-катион фильтрах II ступени, где скор=30-50м/час, а h=1,5м фактор влияния ск-ти ощутим и учитывается при расчетах фильтра.