Очистка воды с помощью ионного обмена

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.