Обработка воды путем ионного обмена

Ионитные методы обработки во­ды основаны на способности неко­торых практически нерастворимых в воде материалов вступать в ион­ный обмен с растворенными в воде солями, сорбируя из обрабатывае­мой воды одни ионы и отдавая в раствор эквивалентное количество других ионов, которыми ионит пе­риодически насыщается при регене­рации. В качестве таких нераство­римых фильтрующих материалов используются катиониты и анио­ниты.

Катиониты при регенерации их растворами NaCl, H2SO4 или NH4C1 способны обменивать содержащие­ся в них катионы (соответственно Na+, Н+ или NH4+) на катионы об­рабатываемой воды; этот процесс называется катионированием.

Аниониты при регенерации их ще­лочью NaOH, содой Na2СОз или по­варенной солью NaCl способны как бы заряжаться соответственно анио­нами ОН-, СОз~ или С1~ и затем обменивать их на анионы, содержа­щиеся в обрабатываемой воде; этот процесс называется анионированием.

В практике водоподготовки для энергетических целей широкое рас­пространение имеют сильнокислот­ные катиониты с активной группой SO3H: сульфоуголь (наиболее де­шевый), катионит КУ-2 (термостой­кий), катионит КУ-1 и др.

Сильнокислотные катиониты в пределах значений pH 1,5—10 мало изменяют свою обменную способ­ность. Слабокислотные катиониты типа КБ-4 (с активной группой СООН-) способны к обмену катио­нов при pH > 7, при более низких значениях pH резко снижается об­менная емкость поглощения за счет подавления диссоциации карбо­ксильных активных групп..

Аниониты разделяются на слабо­основные и сильноосновные. Слабо­основные аниониты АН-31, АН-1 АН-18 способны обменивать ионы своих активных групп на анионы сильных кислот только в растворах кислот и не способны к обмену ОН-ионов анионита на анионы сла­бых кислот (кремниевой, угольной и др.) и ионы солей. Сильноосновные аниониты способны обменивать •ОН-ионы на анионы слабых кислот при отсутствии (либо при предвари­тельном поглощении ими из обраба­тываемой воды) ионов сильных кис­лот и их солей.

Анионирование на сильнооснов­ных анионитах может осуществ­ляться при различных значениях pH, т. е. в кислой, нейтральной и щелочной среде.

Анионирование в кислой среде применяется в схемах обессоливания, в нейтральной — с целью уда­ления ионов НСОз- из натрий-катионированной воды путем хлор- анионирования и в щелочной среде -с целью удаления ионов ОН- и СОз2- (понижение щелочности) после из­весткования и магнезиального обескремнивания воды путем также; хлор-анионирования.

Техническая характеристика из­готавливаемых отечественной про­мышленностью ионообменных мате­риалов приведена в табл. 2-2.

Применение только одного како­го-либо ионитного метода обработ­ки воды в котельных низкого и ^среднего давления осуществляется редко, чаще применяется сочетание нескольких'методов.

Так, подготовка воды для тепло- •вых сетей может осуществляться пу­тем одноступенчатого натрий- или водород-катионирования с «голод­ной» регенерацией фильтров, для питания паровых котлов применяет­ся сочетание нижеперечисленных методов.

1. Двухступенчатое натрий-катионирование.

2. Водород-катионирование с «го­лодной» регенерацией с последую­щим двухступенчатым натрий-катионированием.

3. Параллельное водород-натрий-катионирование с второй ступенью натрий-катионирования.

4. Натрий-катионирование (пер­вая ступень) — хлор-ионирование, совмещенное в одном фильтре со второй ступенью натрий-катиониро­вания.

5. Натрий-аммоний-катионирова- ние (параллельное или совместное) со второй ступенью натрий-катиони­рования.

6. Частичное химическое обессоливание; осуществляется при необ­ходимости несколько снизить солесодержание обрабатываемой воды. При этом водород-катионированием (осуществляется в одну или две ступени) удаляются Са2+, Mg2+, если необходимо, часть Na+, разру­шается НСОз- (удаляется при де­карбонизации), а образовавшиеся сильные кислоты НСl, H2SO4,HNO3, НNO2 и др. удаляются сла­боосновными анионитами.

Полное химическое обессоливание; может осуществляться в две или три ступени, причем водород-катионированием удаляются все содержащиеся в обрабатываемой во­де катионы, анион НСОз- разру­шается и удаляется в основном де­карбонизацией, анионы сильных кис­лот удаляются слабоосновным анио­нитом, анионы слабых кислот (кремниевой, угольной и др.) — сильноосновным анионитом.