5. Сущность процесса катионирования воды.

При фильтровании жесткой воды через слой катионита происходит обмен катионов кальция и магния, содержащихся в воде, на ионы натрия, имеющихся в катионите. При этом ионы натрия переходят в раствор, а ионы кальция и магния оседают на катионите. При фильтровании через катионит воды, в которой имеются соли постоянной жесткости – СаСО₃, МаСО₃, СаSО₄, МаSО₄, СаС1₂, МаС1₂ и др. Процесс обмена ионов кальция и магния на ион натрия может быть изображен так:

Na₂К + CaCl₂ = СаК + 2NаС1

Na₂К + МgSО₄ = МgК + Nа₂SО₄

Аналогично реагируют другие соли постоянной жесткости.

Из приведенных уравнений видно, что при фильтровании жесткой воды через слой катионита, ионы кальция и магния поглощаются катионитом, а в воде взамен солей жесткости появляются хорошо растворимые соли натрия, которые не образуют накипи. Также видно, что в процессе умягчения изменяется сам катионит, который отдает переходящий в воду ион натрия и принимает на себя ионы кальция и магния. Процесс обмена ионов натрия на ионы кальция и магния идет до тех пор, пока в катионите имеются ионы натрия. Когда ионов натрия в катионите становится мало, обменная способность катионита падает, и жесткость умягченной воды быстро растет.

Для восстановления умягчающей способности его подвергают обработке 6-8 % раствором поваренной соли. Процесс обработки катионита раствором соли называется регенерацией, которую схематично можно изобразить так:

СаК + 2NаС1 = Na₂К + СаС1₂

MgK + 2NаС1 = Na₂К + MgCl₂

Таким образом, процесс регенерации является процессом обратным умягчению, т. е. ионы кальция и магния, поглощенные катионитом, переходят в раствор, а взамен их катионит вновь поглощает ионы натрия.

После регенерации катионит отмывают от перешедших в раствор и заполняющих межзерновое пространство солей жесткости MgCl₂, СаС1₂ и избытка поваренной соли, после чего фильтр снова можно включать на операцию "умягчения".

При работе катионитовых фильтров кроме вышеописанных операций - умягчение, регенерация и отмывки, производится еще одна операция - "взрыхление" катионита.

Взрыхление катионита производят потоком воды снизу вверх для устранения уплотнений в фильтрующем слое и для возможности свободного доступа раствора поваренной соли к зернам катионита. Кроме того, благодаря взрыхлению, из фильтра удаляются мелкие частицы, оседающие в толще катионита при фильтровании недостаточно осветленной воды, а также мелкие частицы катионита, получающиеся в процессе эксплуатации катионитовых фильтров, вследствие постепенного стирания зерен катионита.

6. Контроль процесса и оценка работы катионитовых фильтров.

При работе катионитовых фильтров должны контролироваться следующие показатели:

а) качество исходной воды и умягченной,

6) количество умягченной воды, выдаваемое фильтрами за фильтроцикл,

в) продолжительность фильтроцикла,

г) потеря напора в катионитовых фильтрах,

д) количество соли, израсходованной на регенерацию фильтров,

е) количество воды, израсходованной на собственные нужды фильтров.

Для замера количества вырабатываемой фильтрами умягченной воды, расходуемой на собственные нужды катионитовых фильтров, должны быть установлены водомеры, на трубопроводах перед каждым катионитовым фильтром, на трубопроводе, подающим воду на взрыхление катионитовых и механических фильтров и манометрами для измерения потери напора в фильтрах при их работе.