Обессоливание воды методом ионного обмена

При обессоливании воды удаляются все ионы металлов и кислотных остатков. Обессоленная, а не просто умягченная вода необходима для паросиловых установок, многих современных технологических процессов и бытовых нужд.

В процессе катионного обмена при обессоливании используют катиониты в H⁺-форме. При этом в растворе происходит замена ионов металлов на ионы водорода, причем не только магния и кальция, но и других металлов, содержащихся в исходной воде:

R^(Kat)H₂ + 2Na⁺ + 2Cl^– → R^(Kat)Na₂ + 2H⁺ + 2Cl^–;

R^(Kat)H₂ + Ca²⁺ + 2HCO₃^– → R^(Kat)Ca + 2H₂O⁺ + 2CO₂.

Карбонат- и гидрокарбонат-ионы удаляются из воды в виде углекислого газа. Однако вместо солей сильных кислот в воде появляются сами сильные кислоты. Такая вода непригодна для использования, к тому же она вызывает коррозию оборудования, поэтому далее её обрабатывают на анионитах.

В процессе анионного обмена осуществляется обмен всех кислотных анионов, содержащихся в воде, на ионы OH^–:

R^(An)(OH)₂ + 2Cl^– → R^(An)Cl₂ + 2OH^–;

R^(An)(OH)₂ + SO₄^2– → R^(An)SO₄ + 2OH^–.

Гидроксид-ионы соединяются с образовавшимися ранее ионами водорода. Таким образом, в результате последовательного ионного обмена из воды удаляются соли; их молекулы заменяются на молекулы воды.

Умягчение воды методом ионного обмена

Для умягчения воды нет необходимости удалять из нее анионы солей, поэтому не надо проводить стадию анионного обмена. Следовательно, в процессе катионного обмена нельзя использовать катиониты в H⁺-форме, поскольку это привело бы к получению подкисленной воды. Поэтому для умягчения воды используют катиониты в Na⁺-форме; при этом в воде происходит замена ионов кальция и магния на ионы натрия:

R^(Kat)Na₂ + 2Mg²⁺ → R^(Kat)Mg + 2Na⁺;

R^(Kat)Na₂ + Ca²⁺ → R^(Kat)Ca + 2Na⁺.

В результате снижается как карбонатная, так и некарбонатная жёсткость.

Определение жёсткости воды