Очистка воды катионитом
Жесткая вода – не редкость. Логично, что ее часто необходимо очищать, умягчать. Жесткость выражается в химических и физических свойствах, обусловленных наличием в составе воды солей щелочноземельных металлов, прежде всего, Ca и Mg, которые при нагревании оставляют на контактных поверхностях не растворяющийся осадок. Если таких солей слишком много, вода именуется жесткой, в ином случае – мягкой. Жесткость может быть временной (если причина – гидрокарбонаты) и постоянной (в результате присутствия иных солей).
Водоочищение возможно несколькими способами: термическим, реагентным, путем ионного обмена, диализа и комбинированным. Сегодня немалой популярностью пользуются в этом деле катиониты (ионообменные смолы). Принцип их действия основан на легком расставании с положительными ионами. В этом и заключается их особенность.
Чтобы понять механизм действия катионита, необходимо представить несколько важных моментов. Во-первых, его структуру: каркас, имеющий отрицательный заряд + диффузная оболочка, сформированная положительными ионами, которая окружает каркас. Во-вторых, поведение ионов: им характерна подвижность, ввиду чего происходит их легкое вытеснение образующими накипь ионами Ca и Mg, находящимися в воде. Таким образом, две среды обмениваются своими частицами с положительным зарядом. В количественном плане в воде ничего не меняется, только в качественном: вместо ионов кальция и магния появляются натриевые ионы, первые же занимают место последних.
Классификация катионитов
Одна из характеристик катионитовой смолы – обменная емкость. На нее влияет функциональная группа, присутствующая в смоле. Так, катиониты могут быть слабо-, сильно- и среднекислотными.
Слабокислотным (с карбоксильной группой COOH) не свойственен распад в условиях кислой среды. Их целесообразно использовать тогда, когда рH равна шести и более.
Что примечательно в случае с сильнокислотными катионитами (с сульфогруппой SO3H), так это их эффективность, независимо от кислотного уровня. Они хорошо показывают себя в диапазоне рH 2-14.
Пример среднекислотных катионитов – сульфоуголь (пром. смола). Его основное преимущество заключается в доступной цене. При этом затраты на восстановление высокие.
Во многих случаях вместе задействуют и слабо-, и сильнокислотные вещества. Последние, к тому же, являются наиболее востребованными в муниципальном водообеспечении больших городов.
Срок службы катионообменной смолы в начальном виде не бесконечен. По прошествии определенного количества фильтрационных циклов необходимо выполнять регенерацию. Для этого берут раствор хлорида натрия и осуществляют промывку поглотителя. Так реализуется насыщение матрицы Na ионами. Чтобы удалить солевой избыток на завершающей стадии выполняют водную промывку смолы.
Примечательно, что если данный способ используется в быту, а не в больших масштабах, трудности с регенерацией картриджа маловероятны.
И еще. В ходе эксплуатации смола-фильтр поддается механическому истиранию, размер которого за год составляет 5-30 %.
При наличии в воде не только Mg и Ca солей, но и Mn, Si, а также остаточных примесей Fe, предпочтение стоит отдать универсальному катиониту.
