Ионообменные смолы, ионный обмен Методы очистки воды - ионообменные смолы

Ионный обмен с помощью ионообменных смол применяется в водоочистке с середины прошлого века. Ионообменная смола – состоит из мелких (около миллиметра) шариков из полимерных материалов. Шарики смолы улавливают и впитывают из воды ионы различных загрязнений, меняя их на безобидные ионы других веществ. Т.е. Осуществляется ионный обмен, поэтому смолы называются ионообменные или иониты.

Ионообменные смолы - нерастворимые высокомолекулярные соединения с функциональными ионогенными группами, способными вступать в реакции обмена с ионами раствора. Некоторые типы ионитов обладают способностью вступать в реакции комплексообразования, окисления-восстановления, а также способностью к физической сорбции ряда соединений. Иониты имеют гелевую, макропористую и промежуточную структуру.

Иониты гелевой структуры не пористые и осуществляют ионный обмен в набухшем состоянии.

Иониты макропористой структуры имеют большую поверхность из-за значительного количества пор, и способны к очистке воды и в набухшем, и в ненабухшем состоянии.

Гелевые иониты имеют большую обменную емкость, чем макропористые, но уступают им по осмотической стабильности, химической и термической стойкости.

Иониты делятся на аниониты и катиониты, которые меняются соответственно анионами и катионами.

Аниониты делятся на:

• Слабоосновные, обмен анионов осуществляется при ph 1-6

• Сильноосновные, обмен анионами любой степени диссоциации осуществляется при любых значениях ph

• Промежуточная и смешанная активность

Катиониты делятся на:

• Слабокислотные, обмен катионами осуществляется при любых значениях pH

• Сильнокислотные, обмен катионами происходит в щелочных средах pH>7

В основном, иониты выпускаются в солевой (натриевая, хлористая) и смешанно-солевой форме (натрий-водородная, гидроксильно-хлоридная), бывают иониты в водородной и гидроксильной форме.

Ионообменная смола в данных формах используется в пищевой, химической, фармацевтической, медицинской, атомной промышленности. Различные смеси смол используются в фильтрах для воды смешанного действия. Например, универсальные системы очистки воды от железа и умягчения воды: lm-fmn.

У ионообменных смол есть важный показатель – влажность. Так как в силу гидрофильности функциональных групп ионообменных смол влага, содержащаяся в смоле, является "химически связанной". Причем специальное удаление этой влаги приведет при последующем использовании смолы только к физическому разрушению гранул. "внешняя" же влага, не связанная химически с функциональной группой смолы, как правило, удаляется перед упаковкой или с помощью центрофугирования или фильтрования.

Смолы упаковываются по определенному объему и весу. Для разных систем очистки воды варьируется насыпной вес влажной ионообменной смолы, основанный на отношения веса к объему (кг/м³).

Также используются весовая, объемная и рабочая ионообменная емкость, характеристика ионообменных смол. Весовая и объемная емкости – стандартные показатели, которые определяются в лаборатории производителя и указываются в паспортных данных смол.

Рабочая ионообменная емкость – индивидуальна, так как зависит от геометрических размеров слоя смолы и от конкретных характеристик обрабатываемых растворов (уровня регенерации, скорости потоков, концентрации растворенных веществ, требуемых показателей качества обрабатываемого раствора, точного размера частиц).

Изготовители ионообменных смол с помощью дополнительных исследований определяют данные, на основании которых можно рекомендовать оптимальные технологии сорбции-десорбции.

Подробнее ознакомится с перечнем ионообменных смол можно в разделе: фильтрующие среды для водоподготовки.