12.2 Суды тұзсыздандырудың және тұщылаудың ион алмасу әдісі

Жоғарыда көрсетілген суды жұмсарту әдістері сияқты, суды тұзсыз-дандыру және тұщылау иониттерді қолдану арқылы іске асырылады. Суды біртіндеп Н-катионитті, одан соң ОН, СО,²- немесе НСО., анио-нитті фильтрлері арқылы өткізеді. Н-катионитті фильтр арқылы еткенде, судың кұрамындағы катиондар -Са²⁺, М2^:+ және Ыа* катиониттегі Н⁺ катиондармен алмасады.

(кат)Н + HСІ <-> (кат) Nа + НCl

2(кат)Н + Na₂SО₄ <-> (кат) Nа + Н₂SО₄

2(кат) Н + Са(НСО₃)₂ <-> (кат)_:Са + Н₂SО₄ + 2СО₂ + 2Н₂О Еріген СО₂ газынан толық құтылу үшін дезатор аппаратында суды ауамен үрлейді.

Н-катионитті фильтрден кейін, суды ОН анионитті фильтр арқылы өткізеді, түзілген қышқыл аниондарды енді ОН иондармен алмасады:

(А)ОН + НСІ <-> (Ан)С1+Н₂О

(Ан) ОН + Н₂SО₄<-> (Ан)₂SО₄+ 2Н₂О

Әдетте ионалмасу қондырғыларынан өткен суда, тұздардың мөлшері 3 г/л-ден көп болмауы тиіс. Бірақ айта кету керек, тұздардың мөлшері көп болған жағдайда, бұл әдісті қолдану тиімсіз. Суды тазалау қажеттілігіне байланысты, бір, екі және төрт сатылы қондырғылар қолданылады.

12.3-суретте суды тұзсыздандыратын ионитті қондырғының схемасы көрсетілген.

Катиониті фильтрлерді күкірт қышкылы ерітіндісімен, ал анио-ниттерді суда немесе гидро-карбонат, натрий гидроксиді ерітінділерімен регенерациялап тұрады.

12.3 Суды тұщыландырудың электродиализ әдісі

Суды электродиализ (немесе электрохимия) әдісімен тұщыландыру, су арқылы тұрақты ток жібергенде, катиондардың катодқа, ал аниондардың анодқа қозғалуына негізделген.

Тұзды теңіз суын тазалау үшін 12.4-суретте көрсетілген үш камералы (катод, анод және ортадағы камералар) электролиздер қолдануға болады. Электролиздердің камералары бір-бірімен диафрагмалар арқылы белгіленген. Судың құрамындағы қоспалардан тазалау үшін, оны электролиздердің ортаңғы камерасына жібереді. Электродтар арқылы тұрақты ток жібергенде, су құрамындағы катиондар — катод камерасына, ал аниондар - анод камерасына еніп, тазаланған су, орта камерадан біртіндеп шығарылып отырады.

Егер МК және МА катионитті және анионитті мембраналар суды одан да таза ету керек болса, ол екінші, үшінші және т.б. электролизер-лердің орта камералары арқылы өткізіліп отыру кажет.

Ал егер, электролизер камераларын бөліп тұрған диафрагмалардың орнына ионитті мембраналар қоятын болсақ, онда құрамында қоспалар жоқ өте таза су алуға болады. Осы әдісті қолдана отырып, кез келген өндірістің қолданылған суларын тазартуға болады. Бұл тәсіл, көптеген дамыған елдердің өндірістерінде кеңінен қолданылып жүр.

Кеуекті диафрагмалары бар үш камералы электролиздерде ток шығымы әдетте төмен болады, себебі кажетсіз Н⁺ және ОЬГ иондардың тасымалдануы, катион және аниондардың қайта орта камераға диффузиялануы байқалады. Сондықтан бұл процесті қолдану тиімді нәтиже бермейді.

Селективті катионитті және анионитті мембраналардың пайда болуы, бұл көрсетілген әдісті тиімді етуге мүмкіншілік туғызады.

Катионитті мембраналарды электрод кеңістіктерін бөліп тұратын диафрагмалардың өте жетілген түрі деп қарастыруға болады. Ион алмасатын ионитті мембрана өзі арқылы ионның белгілі бір зарядының түрін таңдан, өткізіп, басқа түрлі зарядты иондарды өткізбейді. Мысалы, катионитті мембраналар - - иондарды ғана өткізеді. Бұл екі түрлі (анионитті және катионитті) мембраналарды қабаттастырып биополярлы мембрана алуға болады, олар өздері арқылы тек сутегі иондарына ғана өткізеді.

Селективті мембраналарды — ионитті материалдар болып табылатын катиониттер мен аниониттерден жасайды.

Ионитті мембраналардың негізгі қасиеттерінің бірі — ол иондарды таңдап (селективті) өткізуі, тоқ өткізгіштігі, кедергісі және тұрақтылығы.

Кеңес Одағы кезінде өндірістік катионитті МК-40, МК-41, МК-42, МК-100, МК-102 және анионитті МА-40, МА-40А, МА-41, МА-43, МА-100 және т.б. мембраналар шығарылып және қолданылып жүрді.

Өндірісте қолданылатын суды электрохимялық әдіспен түщыландыратын қондырғының негізгі элементі, ол фильтр-пресс типтес көп камералы электродиализатор. Әрбір камера, бір жағынан анио-нитті, екінші жағынан катионитті мембраналармен шектелген. Әр камера бір-бірінен диэлектриктен жасалған рамалар арқылы бөлініп тұрады.

Электродиализ әдісін, құрамында 2,5-15,0 г/л тұзы бар суларды тұщыландыру үшін қолдану өте тиімді. Электродиализ әдісімен тазаланған суда қалған тұздардан жалпы мөлшері 500 мг/л аспайды. Кеңес Одағы кезіндегі ең үлкен электродиализ қондырғысының, тұщыланған су алу өнімділігі тәулігіне 125 м³ болды.

Бақылау сұрақтары:

1. Суды тұзсыздандыру және тұщыландыру әдістерін қандай топтарға бөліп қарастыруға болады?

2. Суды тұзсыздандыру және тұщылаудың дистилляциялық әдісі қалай жүзеге асырылады?

3. Суды тұзсыздандырудың және тұщылаудың ион алмасу әдісі қалай жүзеге асырылады?

4. Суды тұщыландырудың электродиализ әдісін баяндап беріңіз.

1-СӨЖ ТАҚЫРЫБЫ: ПӘННІҢ МАҚСАТЫ МЕН МАЗМҰНЫ