Ионный обмен

Ионообменный фильтр для воды: устройство, принцип работы и эксплуатация

Результаты многих исследований в лабораторных условиях показывают, что качество водопроводной воды не отвечает установленным нормам.

Чтобы предупредить развитие заболеваний и продлить срок службы бытовой техники и сантехники, рекомендуется жидкость очищать и умягчать.

Часто в водопроводной воде выявляется высокая концентрация металлов и солей, которые отрицательно влияют на человеческий организм. Чтобы решить проблему, рекомендуется в частных домах или квартирах устанавливать ионообменные фильтры.

Назначение и область применения ионообменных фильтров для очистки воды

Промышленные ионообменные колонны

Самым востребованным и доступным способом очищения и умягчения водопроводной воды является использование ионообменных фильтров. Способ позволяет не только извлекать, но и задерживать вредные примеси.

Используются в быту и промышленных масштабах. Без участия ионного обмена приостановится производство в отраслях пищевой промышленности, тепловой и атомной энергетики, цветной металлургии, очистки сточных воды и в электронной промышленности. В течение последних 5 лет постоянно ведутся работы, которые позволят извлечь ценные компоненты из океанских глубин.

Регулярные осмотры позволяют установить неполадки или предупредить их образование. В аварийных ситуациях требуется перекрывать вентили до и после фильтровального оборудования, также отключать подачу электропитания. Если самостоятельно не удается устранить поломку, лучше обратиться в сервисный центр.

Устройство и принцип работы

Ионообменные фильтры для дома

Ионные фильтры для быта состоят из корпуса, картриджа, пропитанного ионообменной смолой, распределительных устройств, трубопроводов и резервуара для очищенной воды. При производстве используют материалы высокого качества, например, сталь или прочный пищевой пластик.

Центральная часть корпуса оснащена блоком фильтрации, который выполнен из ионообменного волокна. За ним находится сетчатый фильтр, задерживающий вредные примеси в водопроводной воде, и ионообменник.

Задача последнего рабочего узла – замена ионов солей, калия и железа на водород или натрий. В корпусе предусмотрены специальные отводящие отверстия для выведения растворенных в жидкости газов наружу.

Ионообменные фильтры рекомендуется устанавливать в том случае, если минерализация водопроводной воды достигает 100 мг солей / 1 литр.

Самыми эффективными принято считать устройства с водородными смолами. Проходя сквозь такой фильтр, радиоактивные вещества и тяжелые металлы захватываются и преобразуются в безопасный водород. В результате подобного процесса осуществляется изменение кислотно-щелочного баланса воды.

Смолы – это вещества неорганического происхождения, содержащие в себе большое количество пор. Выпускаются в виде гранул.

Особенности эксплуатации и обслуживания

Сам очищающий элемент надо периодически заменять на новый

Для продления эксплуатационного срока очистительного фильтра нужно не только правильно установить его и настроить, но и регулярно выполнять профилактические мероприятия.

Неотъемлемая составляющая обслуживания – своевременное и регулярное пополнение запасов регенерационных солей, смол.

При дефиците активного компонента вся очистительная система не сможет работать надлежащим образом, а смолы быстро придут в негодность.

Ионообменные фильтры часто устанавливают в загородных домах и на дачах с автономной системой водоснабжения, где отсутствует централизованное обеззараживание. Чтобы предупредить инфицирование воды болезнетворными организмами, нужно использовать качественные дезинфицирующие химические препараты.

Также важно помнить о правильной утилизации отходов.

Преимущества и недостатки

Ионообменные очистительные фильтры для воды, как и прочие аналоги, имеют не только преимущественные особенности, но и недостатки. Подробнее о достоинствах:

• Простота установки, использования и обслуживания.
• Высокое качество очистки водопроводной воды и ее умягчения.
• В составе сокращается количество солей и прочих вредных примесей.

Среди недостатков выделяют следующие:

• Низкие показатели гидрофильности смолы.
• Ощутимые финансовые затраты на восстановление химических реагентов.

Все недостатки в современных моделях практически неощутимы, поскольку расход ценных смол медленный, а специальные катализаторы делают процесс очищения и умягчения максимально эффективным.

Ионообменная очистка воды: преимущества и особенности метода

Ионный обмен – процесс обмена между теми ионами, которые находится в растворе, и ионами, находящимися на поверхностях твердой фазы материалов (ионитов). Сущность метода ионообменной очистки воды определяется областью его применения.

Ионообменный метод – особенности очистки воды данным способом

Самым эффективным способом водоподготовки и умягчения воды сегодня считается именно ионный обмен. Данная методика широко применяется и в промышленности, и в быту.

Жесткость воде придают растворенные в ней соли магния и кальция, а ионный обмен регулирует их содержание и, соответственно, нормализует состав. В итоге минеральные соли жесткости заменяются на другие химические структуры, и вода сохраняет нужные свойства.

Вода просачивается сквозь ионообменный материал, в результате чего в ней большая часть ионов электролитов заменяется на иониты, изменяется химическая структура и жидкости, и реагента, уходит жесткость. В отличие от аэрации, ионная очистка не приводит к выпадению солей жесткости в осадок, а значит, устанавливать дополнительные фильтрующие устройства не требуется.

Принципы и технология работы ионных умягчителей

Самый популярный химический реагент, используемый для водоподготовки ионным способом – это специальная смола. Она представляет собой твердое вещество неорганического происхождения с пористой структурой.

В состав смолы входят различные функциональные добавки, которые и отвечают за протекание реакций ионного обмена. Форма выпуска – гранулы разных размеров (они являются произвольными).

Если смола была получена в ходе полимеризации, она будет шаровидной, а если путем поликонденсации, то неправильной формы. При взаимодействии с водой смола набухает.

Смола в процессе замены ионов солей жесткости постепенно утрачивает первоначальный состав, рабочие характеристики в ходе эксплуатации безвозвратно изменяются.

Чтобы восстановить работоспособность реагента, обычно используется раствор обычной поваренной соли, реже, но тоже может применяться лимонная кислота.

Учтите, что восстановление солью не вернет смоле все первоначальные качества, поэтому со временем ионные фильтры меняют. Если все делать правильно и регулярно очищать вещество, оно прослужит вам около трех лет.

Ионообменный метод очистки воды: плюсы и минусы

К очистке ионообменным способом обычно прибегают в том случае, если нужно подготовить воду с высокой минерализацией – то есть около 100-200 мг солей на один литр.

Ионообменные умягчители могут эффективно работать с очень высоким уровнем жесткости.

Есть у них минусы? Да, как и у любых других систем, поэтому давайте рассмотрим преимущества и недостатки ионообменной технологии водоподготовки более подробно.

• Очень высокое качество очистки и умягчения воды.
• Снижение содержания в жидкости не только солей жесткости, но и других вредных веществ.
• Простота эксплуатации и обслуживания.

• Высокие расходы на восстановление химических реагентов.
• Необходимость правильной утилизации использованных реагентов.
• Низкий показатель гидрофильности смолы.

Впрочем, в передовых системах все минусы являются практически незаметными – расход реагентов в них медленный, а за счет специальных катализаторов процесс обработки воды возрастает в разы.

Технология умягчения воды с помощью ионов: необходимое для работы оборудование

Технические особенности оборудования и его стоимость определяются с учетом сферы применения – фильтры для стоков бывают очень габаритными, в то время как бытовые устройства максимально компактные и малошумные. Минимальный ценник на домашнюю систему подготовки воды составляет 300 долларов. Основные форм-факторы:

1. Маленькие стационарные устройства со сменными картриджами.
2. Ионообменные колонны – габаритные устройства, которые подключаются непосредственно к водопроводу.

Бытовая система ионного обмена оснащается несколькими баллонами и насосом. Фильтры колонного типа состоят из:

• рабочей емкости – имеет вид герметичного бака или баллона, заполненного ионообменной смолой.
• клапана с электронным процессором, управляющим подачей воды.
• емкости для восстановительного материала – имеет вид бака, куда засыпается соль.

Работа умягчителей является полностью автоматизированной – процессор подает воду в колонну, та попадает в ионообменную среду и отдает смоле ионы солей жесткости, после чего очищенная вода через шланг вывода подается к устройствам водопотребления.

Когда реагент истощается, устройство направляет немного жидкости в специальный бак, и после насыщения соляным раствором она снова возвращается в смоле. Циркуляция продолжается до тех пор, пока система не будет восстановлена.

В принципе бытовые и промышленные системы между собой различаются только размерами рабочих емкостей и типами используемых реагентов – принцип действия у них один.

Очистка воды методом ионного обмена и правила восстановления смолы

В фильтрационных установках с картриджами восстановление смолы осуществляется строго вручную. Порядок действий:

1. Для начала нужно перекрыть подачу воды в фильтр, а затем сбросить внутреннее давление.
2. Достаньте картридж со смолой и промойте его под проточной водой.
3. Высыпьте смолу в отдельную посудину и покройте соляным раствором (если картридж разбирается) или опустите в раствор картридж целиком. Раствор готовьте из расчета 100 г соли на литр воды, воды нужно в среднем 2-4 л.
4. Оставьте смолу в растворе примерно на 6-8 часов, затем слейте раствор и промойте смолу предварительно отфильтрованной чистой водой 2-3 раза.
5. Установите картридж в исходное положение.

В первых литрах воды, пропущенных через только что очищенный фильтр, может ощущаться легкий вкус соли – это нормально.

Умягчение воды катионированием

Кроме ионной водоподготовки, процесс умягчения воды часто называется как катионирование. Под катионированием подразумевается процесс обработки жидкости с применением методики ионного обмена, в результате чего происходят процессы катионного обмена. С учетом типа ионов (Н+ или Na+), которые находятся объеме катионита, выделяют два вида катионирования – Н и Na.

Натрий-катионитовый метод

Натрий-катионитовый метод применяется для умягчения воды с процентным содержанием взвешенных веществ до 8 мг/л и цветностью воды не больше 30 град. Жесткость снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 мг-экв/л, а при двухступенчатом до 0,01 мг-экв/л. Преимущества способа – доступность, низкая цена, простая утилизация продуктов регенерации.

Водород-катионитовый метод

Водород-катионитовый метод используется для глубокого умягчения воды. Он основывается на фильтровании жидкости через слой катионита. При Н-катионировании рН фильтрата снижается в значительной мере, происходит это за счет образующихся в ходе процесса кислот. Углекислый газ уделяется дегазацией. Регенерация Н-катионита в этом случае производится 4 – 6% раствором кислоты (HCl, H2SO4).

Другие физико-химические методы очистки воды

Все физико-химические способы очистки воды направлены на удаление растворенных в ней примесей, а в ряде случаев и взвешенных частиц. Многие методики физико-химической очистки также требуют глубокого предварительного выделения из стоков взвешенных включений, для чего применяется процесс коагуляции. Основные методики физико-химической очистки воды:

• флотация;
• сорбция;
• электрохимическая и ионообменная очистка;
• нейтрализация;
• гиперфильтрация;
• экстракция;
• эвапорация;
• выпаривание, испарение, кристаллизация.

При этом самым востребованным способом является именно метод флотации, направленный на извлечение из водных масс нефтепродуктов и других гидрофобных частиц с помощью газовых пузырьков.

В основе процесса очистки лежит молекулярное слипание частичек масла и пузырьков тонкодиспергированного газа.

Образование пузырьков зависит от интенсивности их столкновения, а также химического взаимодействия веществ в воде, избыточного давления газа, прочих факторов.

Почему полезно умягчать воду методом ионного обмена? Перспективы применения метода

Ионный обмен – это, пожалуй, одна из самых популярных сегодня методик умягчения, опреснения и обессоливания воды, а также практичный способ рекуперации ионных компонентов.

Он позволяет извлекать, а затем утилизировать ценные примеси, поэтому широко применяется в промышленности, аналитической химии.

Посредством ионного обмена концентрируются следовые количества определяемых веществ, рассчитывается суммарное солесодержание растворов, удаляются мешающие анализу ионы, разделяют компоненты сложных смесей.

(3 , оценка: 5,00 из 5)
Загрузка…