|
Обратимая химическая реакция, во время которой происходит активный обмен ионами между раствором электролита и твердым веществом ионитом, называется ионным обменом. Ионообменный метод при водоподготовке используют для умягчения воды и выборочного удаления ионов. Очищаемая воды пропускается через фильтры, заполненные ионитами, при этом количество фильтров может меняться в зависимости от требований к очищенной воде. Во время ионного обмена из воды удаляются нежелательные ионы и обмениваются на эквивалентное количество ионов из ионита. Участвующие в обмене ионы называются противоионами. Иониты состоят из матрицы (неподвижного каркаса) и фиксированных ионов, которые взаимодействуют с поступившими противоионами.
Природа матрицы ионита может иметь органическое или неорганическое происхождение, иониты имеют соответствующую классификацию. Также иониты разделяют на аниониты и катиониты в зависимости от полярности заряда противоионов. При положительном заряде противоионов (вода насыщена ионами металлов или водорода) ионит называется катионитом. Если в воде присутствуют анионы (ионы гидроксильной группы OH- или остатки кислот), то ионит относится к анионитам. Иониты характеризуются степенью избирательности и рабочей обменной емкостью.
Избирательность (селективность) ионита показывает эффективность удаления определенных противоионов при наличии конкурирующих противоионов другого типа. Селективность ионита зависит от природы матрицы материала, типа функциональных групп фиксированных ионов и концентрации противоионов. Как правило, чем больше атомный вес противоиона и чем выше его заряд, тем большая селективность будет проявлена к иониту. Однако есть и исключения, например противоионы, образующие малодиссоциирующие соединения с фиксированными группами, это могут быть слабоосновные иониты с карбонатами или же цеолиты с аммонием. Дополнительно возможны специальные взаимодействия, которые основаны на хелатном или ситовом эффекте.
Обращение селективности происходит при увеличении концентрации раствора, двух зарядные противоионы вытесняются из ионита однозарядными во время контакта с раствором, который содержит однозарядные противоионы в высоких концентрациях. За счет этого иониты могут регенерироваться после полного насыщения ионами после очистки воды, материал промывают 5-6% раствором кислоты, если тип ионита – катионит, или щелочи, если тип ионита – анионит, в качестве альтернативного раствора для промывки можно использовать 10-12% раствор какой-либо соли. После восстановления ионит снова очищает воду. Промывка может осуществляться многократно, ресурс службы ионообменного фильтра составляет несколько лет.
|
