Очистка води катіонітом
Тверда вода – не рідкість. Логічно, що її часто необхідно очищати, пом’якшувати. Твердість виражається в хімічних та фізичних властивостях, обумовлених наявністю в складі води солей лужноземельних металів, передусім, Ca і Mg, які при нагріванні залишають на контактних поверхнях осад, що не піддається розчиненню. Якщо таких солей надто багато, воду класифікують як тверду, в іншому випадку – як м’яку. Твердість може бути тимчасовою (якщо причина – гідрокарбонати) і постійною (в результаті присутності інших солей).
Водоочищення можливе декількома способами: термічним, реагентним, шляхом іонного обміну, діалізу та комбінованим. Сьогодні чималою популярністю користуються в цій справі катіоніти (іонообмінні смоли). Принцип їх дії оснований на легкому віддаванні позитивних іонів. У цьому і полягає їх особливість.
Щоб зрозуміти механізм дії катіоніту, необхідно уявити кілька важливих моментів. По-перше, його структуру: каркас, що має негативний заряд + дифузна оболонка, сформована позитивними іонами, яка оточує каркас. По-друге, поведінку іонів: їм характерна рухливість, у зв’язку з чим відбувається їх легке витіснення накипоутворювальними іонами Ca і Mg, що перебувають у воді. Таким чином, два середовища обмінюються своїми частками з позитивним зарядом. У кількісному плані в воді нічого не змінюється, тільки в якісному: замість іонів кальцію і магнію з’являються натрієві іони, перші ж займають місце останніх.
Класифікація катіонітів
Одна з характеристик катіонітової смоли – обмінна ємність. На неї впливає функціональна група, яка присутня в смолі. Так, катіоніти можуть бути слабо-, сильно- і середньокислотними.
Слабокислотним (з карбоксильною групою COOH) не властивий розпад в умовах кислого середовища. Їх доцільно використовувати тоді, коли рН дорівнює шести і більше.
Що примітно у випадку із сильнокислотними катіонітами (зі сульфогрупою SO3H), так це їх ефективність, незалежно від кислотного рівня. Вони добре показують себе в діапазоні рН 2-14.
Приклад середньокислотних катіонітів – сульфовугілля (промислова смола). Його основна перевага полягає в доступній ціні. При цьому витрати на відновлення високі.
У багатьох випадках разом задіюють і слабо-, і сильнокислотні речовини. Останні, до того ж, є найбільш затребуваними в муніципальному водозабезпеченні великих міст.
Термін служби катіонообмінної смоли в початковому вигляді не нескінченний. Після певної кількості фільтраційних циклів необхідно виконувати регенерацію. Для цього беруть розчин хлориду натрію і здійснюють промивку поглинача. Так реалізується насичення матриці Na іонами. Щоб видалити сольовий надлишок на завершальній стадії виконують водне промивання смоли.
Примітно, що якщо цей спосіб використовується в побуті, а не у великих масштабах, труднощі з регенерацією картриджа малоймовірні.
І ще. В ході експлуатації смола-фільтр піддається механічному стиранню, розмір якого за рік становить 5-30 %.
При наявності у воді не тільки Mg і Ca солей, але і Mn, Si, а також залишкових домішок Fe, перевагу варто надати універсальному катіоніту.
