Закономерности ионного обмена

1. Эквивалентность: если в воде уменьшилась концентрация какого-либо иона, то в воду из ионита поступит другой ион по совокупности:

2RNa+CaCl₂=R₂Ca+2NaCl.

2. Обратимость ионного обмена: ионный обмен обратим:

R₂Ca+2NaCl=2RNa+CaCl₂.

3. Селективность ионного обмена (избирательность): одни ионы по сравнению с другими ионами извлекаются из воды легче и в большем количестве.

Ряд селективности для катионитов:

Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>NH4>Na⁺.

Этот ряд обозначает: 1. Каждый предыдущий элемент этого ряда извлекаются из ионита легче и большем количестве. Самый селективный Ca; 2. Каждый последующий катион ряда, ранее поглощённый ионитом, вытесняется из него всеми предыдущими. (На основе ряда для катионитов, в фильтрате первым окажется Na⁺, а наиболее селективным является Ca²⁺):

Ряд селективности для анионов: SO₄^2->NO₃^->Cl^->HCO₃^->HSiO₃^-.

Этот ряд обозначает: 1. Каждый предыдущий элемент этого ряда извлекаются из ионита легче и в большем количестве. Самый селективный SO₄²; 2. Каждый последующий анион ряда, ранее поглощённый ионитом, вытесняется из него всеми предыдущими. (На основе ряда для анионитов, в фильтрате первым окажется HSiO₃^-, а наиболее селективным является SO₄^2-).

По ряду селективности можно определить, по какому аниону можно наблюдать проскок.

Охарактеризуйте назначение и область применения водород-катионирования, какие недостатки вы видите в этом процессе? Поясните, по каким показателям контролируется процесс работы H-катионитового фильтра. Почему регенерацию отработавших водород-катионитовых фильтров производят нарастающей дозой кислоты?

При Н-катионировании воды происходит обмен катионов, присутствующих в воде, на ион водорода:

2HR+Ca(HCO₃)₂=CaR₂+H₂O+CO₂;

2HR+MgCl₂=MgR₂+2HCl₂.

Анализ процесса:

1. В результате обмена всех катионов обрабатываемой воды фильтрат получается мягким, но кислым;

2. В фильтрате образуются как сильные, так и слабые кислоты;

3. Щелочность разлагается;

4. Вследствие удаления карбонатной жесткости происходит снижение солесодержания исходной воды.

Водород- катионированная вода является кислой и непригодной для питания паровых котлов. Поэтому процесс водород- катионирования применяется всегда в сочетании с натрий- катионированием или другими процессами.

Достоинство водород- катионирования: снижение щелочности исходной воды до заданного значения.

Процесс работы H-катионитового фильтра контролируется по проскоку жесткости, что означает, что фильтр исчерпал свою емкость.

Регенерацию отработавших водород-катионитовых фильтров производят нарастающей дозой кислоты для избегания загипсовывания катионита, то есть выделения на зернах регенерируемого катионита труднорастворимого CaSO₄.

Для предотвращения данного процесса ограничивают время контакта регенерационного раствора с катионитом, что реализуется увеличением скорости пропуска регенерирующего раствора до скорости не более 10 м/ч.