2015-10-16
453
Используются ионообменные смолы, которые состоят из пространственно сшитых нерастворимых в воде углеводородных цепей с фиксированными на них активными ионогенными группами, имеют заряд, который нейтрализуется расположенными внутри полимера ионами противоположного заряда. При отрицательном заряде фиксированных групп ионит обменивает катионы (катионит), при положительном – анионы (анионит).
Различают следующие виды ионитов:
- сильнокислотные катиониты, которые содержат сульфогруппы – SO3H или фосфорнокислые группы – РО(ОН)2 и сильноосновные аниониты, которые содержат четвертичные аммониевые основания – N+(R)3; катионит – КУ-2 и анионит – АВ-17;
- слабокислотные катиониты, которые содержат карбоксильные – СООН и фенольные группы, и слабоосновные аниониты, которые содержат первичные -NH2 и вторичные -NH – аминогруппы;
- иониты смешанного типа, которые имеют свойства смеси сильной и слабой кислот или основ;
- иониты, обменная емкость которых постепенно меняется в широком диапазоне рН.
Полная емкость ионита – количество грамм-эквивалентов ионов загрязнителей, которое может поглотить 1 м3 ионита до полного насыщения.
Рабочая емкость ионита – количество грамм-эквивалентов ионов загрязнителей, которое может поглотить 1 м3 ионита до начала проскока в фильтрат ионов загрязнителей.
Важной характеристикой ионитов является их способность к регенерации.
Процесс очистки состоит из следующих стадий:
- диффузия ионов из раствора сточной воды через пограничную пленку жидкости к поверхности ионита;
- диффузия ионов внутри зерна ионита;
- химическая реакция обмена ионов;
- диффузия вытесненных протоионов из объема зерна к его поверхности;
- диффузия протоионов от поверхности ионита в раствор.
Катионирование.
Для очистки применяют искусственные и природные, минеральные и органические катиониты. Природные, несмотря на низкую стоимость, не получили широко распространения из-за малой обменной емкости и недостаточной стойкости, хотя некоторые из них – вермикулит, доломит рекомендуется применять для очистки от радиоактивных элементов.
Чаще применяют искусственные органические катиониты, сульфоуголь, амберлайты, вофатиты.
Если катионит находится в Н+ форме, то обмен катионов происходит по реакции:
| (48) |
Если в Na+-форме, то:
| (49) |
где [K] – катионит;
Ме+ – катион раствора сточной воды.
Регенерация катионита достигается обработкой отработанного катионита кислотой:
| (50) |
или раствором поваренной соли:
| (51) |
Анионирование.
Аниониты представляют собой искусственные смолы, получаемые полимеризацией органических соединений – фенилендиамин, мочевина, меланин.
Слабоосновные аниониты обменивают анионы сильных кислот (SO4--, Cl-, NO3-, PO4---) и не способны обменивать анионы слабых минеральных кислот (CO3--, Si2--):
 
| (52) |
Фильтры со смешанным слоем ионитов.
Полное обессоливание воды возможно при последовательном фильтровании через три стадии:
1-я стадия – Н-Катионирование;
2-я стадия – ОН-анионирование на слабоосновном анионите;
3-я стадия – ОН-анионирование на сильноосновном анионите для выделения ионов слабых кислот.
Промышленное применение ионного обмена
