1.3 Обессоливание воды ионообменным способом

Под обессиливанием волы понимают удаление всех содержащихся в ней солей.

Ионообменный метод обессоливания заключается в последовательном пропускании воды через Н-катионит и ОН-анионит

Аниониты - ионообменники, обменивающие свои подвижные анионы на анионы, содержащиеся в воде.

Аниониты имеют следующую структуру: [Ан] (ОН)₂, где [Ан] - ос­таток анионита сложного строения, ОН^- - подвижный анион анионита.

При обессоливании воды могут протекать следующие реакции:

Н₂ [кат] +Мg²Сl₂→Мg [кат] + 2НС1 (1)

[Ан](ОН)₂ + 2 НС1 → [Ан]С1₂ + 2Н₂0 (2)

Так как и катионит и анионит по мере пропускания через них жест­кой воды «истощаются», их необходимо регенерировать (восстановить).

Регенерацию истощенного катионита проводят пропусканием че­рез него раствора НС1.

Мg [кат] + 2НС1 → Н₂ [кат] + МgС1₂

Регенерацию анионита осуществляют путем пропускания через «истощенный» анионит раствора щелочи (или соды).

[Ан]С1₂ + 2NaОН → [Ан](ОН)₂ + 2NaС1

После регенерации ионообменники промывают обессоленной водой.

2. Экспериментальная часть.

2.1 Цель работы

а) Практически изучить процессы умягчения и обессоливания во­ды методом ионообмена.

б) Определить техническую характеристику катионита в процессе его работы по величине обменной емкости.

2.2 Задание на выполнение работы

а) расход воды Q=150–200 мл/мин.

б) предельно-допустимая жесткость воды Ж=0,3-0,5 мг-экв/л.

2.3 Схема ионообменной лабораторной установки для очистки воды

Рис.1. - Схема ионообменной лабораторной установки для очистки воды

I - колонка с катионитом; 2 - колонка с анионитом, 3 - склянки с регенерирую­щими растворами НС1 (За) и Na₂СО₃ (3б), 4 - приемники для воды; 5 - водопроводная линия; 6 - первичный вентиль водопровода: 7- вентили, от­крывающие доступ воды из водопровода на катионит (7а) и анионит (7б); 8 -вентили, открывающие доступ регенерирующих растворов НС1 на катионит (8а;) и Na₂СО₃ на анионит (86); 9 - кран, открывающий доступ потока волы с катионита на анионит: 10 и 11 - зажимы

2.4 Порядок выполнения работы

2.4.1 Регенерация ионитов

Для уменьшения затрат времени регенерацию ионитов проводят одновременно. Во время регенерации ионитов следует провести ана­лиз водопроводной воды на содержание ионов Сl^- и SO₄^2- и жесткость по методикам М1 и М3.

1) Регенерация Н-катионита осуществляется путем пропускания через него 0,5 л раствора соляной кислоты с массовой долей 1,5-2%

Са[кат]+2НСl → Н₂[кат] + СаС1₂

Для этой цели (см. рисунок): при закрытом водопроводном кране 7а, в склянку 3а наливают 0,5 л раствора НС1 с массовой долей 1,5-2%, открывают сначала зажим 10, потом вентиль 8а (вращением про­тив часовой стрелки) и с помощью зажима 10 и вентиля 8а устанавли­вают такую скорость протекания регенерирующего раствора, чтобы выходящий поток представлял собой тонкую струйку и уровень рас­твора находился выше уровня катионита не менее чем на 1 мм.

После полного протекания регенерирующего раствора вентиль 8а закрывают, далее открывают сначала зажим 10, затем вентиль 7а и пропускают через катионит 3 литра водопроводной воды для вымы­вания выделяющихся после реакции солей и избытка регенерирующе­го раствора. После проведения промывки вентиль 7а закрывают.

2) Регенерация ОН-анионита ее осуществляют одновременно с регенерацией катионита путем пропускания через истощенный анио­нит 0.5л раствора соды с массовой долей 1,5-2%.

[Ан]С1₂ +Na₂СО₃ + Н₂О → [Ан](ОН)₂ + 2NaС1 + СО₂

Для этого в склянку 3б наливают 0,5 л раствора Na₂ СО₃ с массовой долей 2%, при закрытом водопроводном кране 7б, открывают сначала зажим 11, а потом вентиль 8б (вращением против часовой стрелки) с помощью зажима 11 устанавливают такую же, как и в случае катионита, скорость пропускания регенерирующего раствора.

После полного протекания регенерирующего раствора анионит промывают тремя литрами водопроводной воды. После промывки вентиль 7б закрывают.