2.3. Знезалізнення води катіонуванням

Проводити знезалізнення води з використанням іонного обміну доцільно лише в тих випадках, коли одночасно із знезалізненням потрібне глибоке пом’якшення води, при цьому за допомогою іонного обміну може бути витягнуто тільки залізо, що знаходиться у воді в іонному вигляді. Оброблювана вода по дорозі до катіонітового фільтру не повинна збагачуватися повітрям.

Як катіоніти для знезалізнення води часто використовують катіоніт у натрієвій формі, який регенерується розчином кухонної солі.

Са-катіонування можна застосовувати тільки в тих випадках, коли одночасне пом’якшення води не потрібне, оскільки при обміні іонів заліза з іонами катіоніту концентрація Са в очищуваній воді збільшується. При використанні фільтрів, завантажених Са-катіонітом, протікає наступна реакція:

Са [Кат]₂ + FеSО₄ = Fе[Кат] + СаSО₄.

Регенерують катіоніт хлоридом кальцію.

При застосуванні іонообмінного методу для знезалізнення води не потрібен її контакт з повітрям, оскільки при цьому залізо (II) окислюється в залізо (III), і, отже, утворюється осад Fе(ОН)₃. Внаслідок цього швидкість катіонного обміну у фільтрі зменшується.

Метод застосовується при вмісті заліза до 10 мг/дм³. При більшому вмісті заліза воно може видалятися з води аерацією і фільтруванням до катіонування.

2.4. Опріснення і знесолення води іонним обміном

Опріснення і знесолення води іонообмінним методом рекомендується при вмісті у вихідній воді: солей до 150-200, хлоридів і сульфатів – не більше 5 мг/дм³, завислих речовин – не більше 8 мг/дм³, кольоровості – не вище 30 град., перманганатної окислюваності – не більше 7 мгО₂/дм³.

Принцип іонообмінного знесолення полягає в послідовному пропусканні солоної води через два роди фільтрів, завантажених відповідно катіоно- і аніонообмінними смолам, з періодичною їх регенерацією кислотою і лугом.

У фільтрі, завантаженому Н-катіонітом, відбувається обмін катіонів, що містяться у вихідній воді, на катіони водню. Одержана Н-катіонована вода проходить через фільтр, завантажений аніонітом у гідроксильній (ОН-) або гідрокарбонатній (НСО₃^-) формі. У цьому фільтрі відбувається процес обміну аніонів кислот, що містяться у Н-катіонованій воді, на аніони ОН- або НСО₃^-, які, вступаючи далі у вторинний процес взаємодії з катіонами водню, призводять до деіонізації (знесолення) води. Після виснаження іонообмінної здатності смоли піддають регенерації. Катіоніт регенерується кислотою (H₂SO₄ або НСl), а аніоніт - лугом або содою (NaOH або Na₂CO₃).

Протікаючі реакції можуть бути описані наступними рівняннями:

2 Н [Кат] + Са(НСО₃)₂ = Са [Кат]₂ + СО₂↑ + Н₂О;

2 H [Kaт] + MgSO₄ = Mg [Kaт]₂ + H₂SO₄;

Н [Кат] + NaCl = Na [Кат] + HCl;

2 Н [Кат] + Na₂SO₄ = 2 Na [Кат] + H₂SO₄;

OH [Aн] + HCl = Cl [Aн] + H₂O;

2 OH [Aн] + H₂SO₄ = SO₄ [Aн]₂ + 2H₂O;

2 OH [Aн] + H₂SiO₃ = SiO₃ [Aн]₂ + 2H₂O;

CO₃ [Aн]₂ + H₂SO₄ = SO₄ [Aн]₂ + 2H₂O + СО₂↑;

HCO₃ [Aн] + HCl = Cl [Aн] + H₂O + СО₂↑.

Процес регенерації катіонітових фільтрів у схемі опріснювальних іонообмінних установок складається з чотирьох послідовних операцій:

1. розпушування іоніту вихідною або частково знесоленою мінералізованою водою від низу до верху з інтенсивністю 3-5 л/с на 1 м² протягом 20 хв.;

2. переведення катіонітового матеріалу, виснаженого по кальцію, в натрій-форму шляхом обробки його нейтральними водами регенерацій аніонітових фільтрів;

3. власне регенерація – пропуск через шар іоніту розчину сірчаної або соляної кислоти з концентрацією від 5 до 10%. Іони водню, що містяться в розчині кислот, заміщують сорбовані катіонітом з води катіони, які переходять в розчин, і обмінна здатність катіоніту відновлюється;

4. відмивання катіоніту вихідною або частково знесоленою після аніонітових фільтрів водою від продуктів регенерації, що складаються в основному з сульфатів натрію, і від невитраченого регенераційного розчину. Відмивання звичайно проводиться пропусканням води зверху вниз.

Процес регенерації аніонітових фільтрів складається з трьох операцій:

1. розпушування аніонітових фільтрів пом'якшеною Н-катіонуванням або відмивною водою;

2. власне регенерація – пропуск розчину їдкого натра або кальцинованої соди з концентрацією 4-5%.

3. відмивання аніонітових фільтрів від продуктів регенерації.