Плюсы и минусы ионного обмена для умягчения воды

Оглавление

2 Необходимое для работы оборудование

Технические особенности оборудования, как и его цена, зависят в первую очередь от сферы его применения: фильтры для сточных вод могут иметь огромные размеры, в то время как устройства для бытового использования обладают достаточно компактными габаритами.

Что касается цен, то минимальная стоимость устройства для домашней водоподготовки составляет, по меньшей мере 300 долларов.

На сегодняшний день все фильтры для ионного умягчения выпускаются в двух основных форм-факторах:

  • Небольшие стационарные фильтры со сменным картриджем;
  • Ионообменные колонны – крупногабаритные подключающиеся к водопроводу устройства, которые, в основном, обладают автоматизированным процессом восстановления смолы.

Бытовая система ионного обмена с несколькими баллонами и насосом.

Фильтры колонного типа имеют следующую комплектацию:

  • Рабочая емкость – выполненная в форме герметичного бака, либо баллона, который заполнен ионообменной смолой;
  • Клапан с электронным процессором, который управляет подачей воды;
  • Емкость для восстановительного материала – в основном имеет форму бака, в который засыпается соль.

Работа таких устройств для умягчения полностью автоматизирована: процессор подает в колонну воду, которая, попадая в ионообменную среду, отдает смоле ионы солей жесткости, после чего вода, уже очищенная, сквозь выводящий шланг подается к водопотребляющим устройствам.

Когда ионообменная смола истощается и требуется её восстановление, устройство выполняет подачу небольшого количества жидкости в бак для реагентов, которая после насыщения соляным раствором возвращается обратно к смоле. Циркуляция происходит до тех пор, пока система не будет полностью восстановлена.

В целом, колонны для водоподготовки бытового применения и промышленные устройства для фильтрации сточных вод, отличаются друг от друга лишь размерами рабочей емкости и видом используемых реагентов.

2.1 Восстановление ионной смолы в картридже

В фильтрах с картриджами восстановление смолы выполняется собственноручно, делается это следующим образом:

  1. Перекрывается подача воды в фильтр и сбрасывается внутреннее давление.
  2. Извлекаем картридж со смолой.
  3. Очищаем его от загрязнений, промывая под струей проточной воды.
  4. Если картридж разбирается, то смола высыпается в отдельную посудину и покрывается соляным раствором, если нет – то опускаем в него картридж целиком. Соляной раствор изготавливаем из расчета 100 грамм соли на 1 литр воды. Нам понадобится примерно 2-4 литра жидкости.
  5. Оставляем смолу в растворе на 6-8 часов, после чего сливаем его и промываем смолу чистой, предварительно отфильтрованной, водой 2-3 раза.
  6. Выполняется установка картриджа в исходное положение.
  7. В первых литрах пропущенной через фильтр воды, после восстановления смолы, вы можете почувствовать легкий привкус соли – это нормально, в течении получаса он исчезнет.

Простейший способ подключения системы водоподготовки и ионного обмена.

Эффективность работы ионообменных фильтров будет максимальной при соблюдении определенных правил по качеству подающейся воды:

  1. Жидкость не должна быть зараженной микробами.
  2. Запрещается умягчать воду с высоким содержанием активного хлора и сероводорода.
  3. Оптимальная температура обрабатываемой воды: 5-40 градусов по Цельсию.
  4. Давление потока: 2-7 кгс\см2.
  5. Концентрация механических загрязнений не должна превышать 1 мг\л.

При очистке сточных вод используются более агрессивные химические реагенты способные работать с практически любой водой, поэтому какие-либо жесткие ограничения в этом случае водоподготовки отсутствуют.

Для обработки сточных вод это не имеет значения, так как после первичной очистки их еще будут несколько раз прогонять через обогатители и другие подобные установки, а потому конечное качество жидкости будет меняться.

Ионитный фильтр — смешанное действие

Ионитный фильтр смешанного действия ( ФСД) ( рис. 9 — 7) загружается катионитом и анионитом, которые после их раздельной регенерации соответственно кислотой и щелочью тщательно перемешиваются путем подачи в фильтр снизу вверх сжатого воздуха. При пропускании через ФСД воды происходит глубокое обессолива-ние и обескремнивание воды благодаря наличию в нем огромного числа ступеней Н — и ОН-ионирования. Чтобы осуществить регенерацию истощенного ФСД, необходимо произвести разделение ионитов путем взрыхляющей промывки водой снизу вверх.

Ионитный фильтр смешанного действия применяется для обессоливания и обескремнивания конденсата. Фильтр ( рис. 13 — 8) раздельно загружается катионитом и анионитом, которые в период работы фильтра находятся в перемешанном состоянии. Регенерация производится раздельно соответственно кислотой и щелочью.

Для обессоливакия конденсата принимаются ионитные фильтры смешанного действия с выносной регенерацией.

На последней ступени обессоливания используются ионитные фильтры смешанного действия, являющиеся барьером для задержания остаточных концентраций ионов, проскочивших по каким-либо причинам через фильтры предыдущих ступеней очистки воды.

Схема включения 20 — 80 % — ных блочных обессоливающих установок.

БОУ; 5 — целлюлозные ( сульфоугольные) фильтры; 6 — ионитные фильтры смешанного действия; 7 — регулятор давления.

Принципиальная схема возможного варианта гидравлической транспортировки и перемешивания отрегенерированных ионитов для фильтра смешанного действия с выносной регенерацией.

Наряду с этим было бы полезно организовать более тщательное обследование одного из работающих ионитных фильтров смешанного действия с привлечением сотрудников химслужбы соответствующего района с выполнением в течение нескольких месяцев прецизионных измерений следующих показателей работы фильтра: потери напора воды, высоты загрузки ионитов, мутности и окисляемрсти обессоленной воды, ситового анализа средних проб ионитов.

В свете всего изложенного представляется целесообразным рекомендовать эксплуатационному персоналу водоподготовительных установок продумать и проверить возможные условия эксплуатации ионитных фильтров смешанного действия без применения сжатого воздуха для смешения отрегенерированных ионитов.

Насыщенный пар давлением 7 МПа из сепараторов поступает по восьми паропроводам к двум турбинам К-500 — 65, конденсат возвращается через систему ионитных фильтров смешанного действия и подогреватели низкого давления в деаэратор и далее питательными насосами через клапаны регуляторов уровня в барабаны-сепараторы.

Состав и коррозионная агрессивность воды на разных стадиях химического обессоливания.

В некоторых случаях применяют особо чистую воду, которую получают из конденсата очисткой его ионитами и механической очисткой от продуктов коррозии фильтрованием через фильтры тонкой очистки. Очистку конденсата от ионов проводят на ионитных фильтрах смешанного действия.

Состав н коррозионная агрессивность воды на разных стадиях химического обессоливания.

В некоторых случаях применяют особо чистую воду, которую получают из конденсата очисткой его ионитами и механической очисткой от продуктов коррозии фильтрованием через фильтры тонкой очистки. В такой воде почти отсутствуют посторонние ионы, она имеет очень низкую электропроводимость. Очистку конденсата от ионов проводят на ионитных фильтрах смешанного действия.

Ионниты для очистки в гальваническом производстве

Иониты выпускают в виде порошка (размер частиц 0,04-0,07 мм), зерен (0,3-2,0 мм), волокнистого материала, листов и плиток. Крупнозернистые иониты предназначены для работы в фильтрах со слоями значительной высоты (1-3 м), порошкообразные – со слоями высотой 3-10 мм.

Ряд смол, выпускаемых в РФ, имеет произвольное наименования (Н, НО, ВС). Некоторые названия отражают состав смол: СДВ – стиролднвннилбензол; ЭДЭ – этилендиаминэтилен- хлоргидрин; МСФ – моносульфат и др. В последнее время в маркировке смол для катионитов употребляют букву К, для обозначения анионитов – А. Буква В (после А) записывается для высокоосновных анионитов, буква Н – для низкоосновных анионитов. Числовое обозначение указывает порядковый номер производственной серии. Например, КУ – катионит универсальный; КФ – катионит фосфорнокислый; АВ – анионит высокоосновной; АН – анионит низкоосновной. В табл.4.8 представлены некоторые марки ионитов и их зарубежных аналогов.

Таблица 4.8
Отечест­венные

иониты:

Зарубежные аналоги:
КУ-2-8 Амберлит IR-120, дауэкс-50, дайон, SK-1A, зеролит 225, имак 225, имак С-12, леватит S-100, вофатит KRS-200, варион KS, цуолайт С-20, алласьон CS, кастель С-300Р, катекс-5.
КУ-23 Леватит SP-120, кастель С-300Р, амберлит 15А, варион KSM.
КБ-2,

КБ-2-4

Варион KSM, вофатит СР, дуолайт СС-3, йонайк С-270, пермутит Н-70, пермутит С.
КБ-2-7П,

КБ-2-10П

Варион SM, дуолайт С-464, имак Z-5.
КБ-4,

КБ-4П-2

Амберлит IRA-50, варион СР, зеролит 226, цеокарб 226.
АВ-17-8 Амберлит IRA-400, дауэкс-1, зеролит F, дуолит A-101D, кастель А-500, диайон SA-10A, вофатит SBW, леватит М-500, варион АТ-660.
АВ-29-12П Дуолайн А-162, варион AMD, диайон РА-404, леватит МР-600, амберлит А-29, амберлит IRA-910, релит 2AS.
АН-22-8 Варион AED.
КУ-1 Амберлит IRA-100, йонайк С-200, вофатит К.
ЭДЭ-10П Дуолайт А-30, кастель А-100, вофатит L-150, вофатит L-160, вофатит L-165.
АН-2ФН Амберлит IR-4B.

Иониты загружают в фильтры различных конструкций. Наибольшее распространение получили металлические ионообменные фильтры (диаметр 2,6 м), серийно выпускаемые Таганрогским заводом “Красный котельщик” и Бийским котельным заводом.

Критерии выбора

Прежде чем приступить к приобретению ионообменного фильтра, необходимо определить производительность и мощность будущей модели

Для того чтобы не ошибиться с выбором, следует обратить внимание на будущие условия эксплуатации и предполагаемую интенсивность использования прибора. Первоначально следует оценить степени жёсткости воды и определить продуктивность процесса умягчения

При незначительных превышениях норм содержания в жидкости солей и примесей нет смысла выбирать дорогую, многоёмкостную модель. В этом случае вполне подойдёт бытовой прибор небольшого размера, предназначенный для обработки мало- и среднезагрязнённой жидкости. Для очистки промышленных стоков или умягчения больших объёмов жёсткой воды следует приобретать серьёзные промышленные приборы, оборудованные системой автоматической регенерации.

Практически все модели ионообменных приборов предусматривают установку угольных фильтров, поэтому для обеспечения наиболее качественного очищения воды и доведения её до состояния питьевой, рекомендуется приобретение дополнительного угольного картриджа. При выборе прибора также следует помнить о разновидностях ионообменных процессов, а именно о возможности замены ионов магния, кальция и тяжёлых металлов как на водород, так и на натрий. От того, какой именно прибор будет использоваться для очистки, зависит кислотно-щелочной баланс отфильтрованной жидкости.

Очистка сточных вод от цинка

Цинк, также как и медь и никель, может находиться в сточных водах как в форме катионов, так и в виде анионных комплексов.Известны работы по извлечеию цинка из промывных вод катионитами. Так, А.Ю. Додабаев с сотрудниками проводили ионообменное извлечение цинка из растворов скоростных пылеуловителей с помощью катионита КУ-2х8. Емкость смолы составила 60г/кг. Извлечение цинка из растворов достигало 97%. Близкие результаты были получены К.Б. Лебедевым при очистке от цинка промывных вод Усть-Каменогорского свинцово — цинкового комбината. Лучшим катионитом здесь также была смола КУ-2х8. Её регенерация проводилась серной кислотой.

В работе освещены результаты сравнительного изучения степени очистки сточных вод с содержанием цинка до 200 мг/л. при применении ионного обмена и реагента осаждения известковым молоком. В качестве катионита использовалась смола Дауэкс-50Wx8, обменная емкость которого составила 0,6-0,75 мг-экв/мл. Катионитом сорбировалось из раствора до 80 % цинка, в то время как степень очистки с помощью известкового молока достигала 90%.

При сорбции цинка из сложного по составу промывного раствора с исходным содержанием до 120 мг/л. на катионите КУ-2 в Na — форме,  полная обменная емкость сорбента составила 0,6-1,6 мг-экв/г. Проскок цинка происходил почти одновременно для всех растворов независимо от их состава при содержании в них цинка более 20 мг/л..

В то же время в работах Л.А. Стемпковской и др. при сравнительных испытаниях катионитов КУ-1, КУ-2, КБ-4х2 в опытах по очистке сточных вод , лучшим сорбентом оказался КУ-1 с обменной емкостью 0,3г-экв/кг. При этом,  увеличение скорости фильтрации в диапазоне от 10 до 70 м/час не сказывалось на обменной емкости смолы. Содержание цинка в фильтрате составляло около 0,1 мг/л.. При организации работы ионообменной смолы в «кипящем» слое, остаточное содержание цинка по данным работы не превышало 0,005мг/л.

В свою очередь В.М. Барбой и др. нашли, что обменная емкость катионитов КБ-4 по цинку в статических условиях при отсутствии других ионов в 16 раз превышает обменную емкость КУ-2, достигая 9,8 мг-экв/г, снижаясь в динамических условиях до 6,4 мг-экв/г.

Э.Е. Вайханская изучала сорбцию цинка из стоков с содержанием 50-80 мг/л. на катионитах: сульфо-угле; СБС; КБ-2. Лучшими по обменной емкости оказались КУ-2 и КБ-2, соответственно 2,04 и 2,0 мг-экв/г. В.Н. Демидов, обобщив результаты лабораторных исследований по очистке цинкосодержащих стоков, установил, что оптимальная скорость фильтрования — 5,5 м/час, а изменение рН среды от 2,2 до 7,5 на обменную емкость КУ-2 не влияет.

Использование анионитов для извлечения цинка эффективно только из сильнокислых растворов или растворов, содержащих комплексообразующие агенты. Так из 1н солянокислого раствора микрограммовые количества цинка могут быть извлечены в виде прочных хлоридных комплексов анионитом Дауэкс-1. Емкость анионита Варион АД при сорбции цинка из цианосодержащих растворов в динамических условиях составила 3,4 мг-экв/г. Регенерация осуществлялась раствором NaOH. При сорбции цинка из растворов щелочноземельных металлов кривые поглощения цинка проходят через максимум при концентрации Сl- ионов  3-4 г-экв/л.

Сорбция цинка из хлоридных растворов с относительно высоким содержанием других тяжелых металлов исследовалась различными типами ионообменных смол в работе. Лучшие результаты были получены на ионите марки Lewatit OC-1026. Элюирование цинка осуществлялось HCl.Интересные результаты получены по извлечению цинка из разбавленных растворов с помощью ионообменной ткани при приложенном электрическом напряжении. Степень выделения цинка при этом достигала 95%, а расход электроэнергии был значительно ниже, чем в традиционных процессах электродиализа.

Эффективные способы соответственно очистки промывных вод хлористоаммонийного цинкования и ионообменного отделения цинка от меди на хелатообразующих ионитах в сульфатных растворах изложены также в работах.

Ионообменные фильтры

Классифицируют их в зависимости от применения:

  • Оборудование для использования в домашних условиях, предполагающие смену картриджа.
  • Промышленные фильтры. Очистной раствор регенерируется автоматически.

Их применяют, когда вода имеет сильную минерализацию. В загрязненной воде, во время протекания через фильтр, происходит взаимообмен, задерживаются ионы магния и кальция, и отдаются иониты натрия. В конечном итоге химическая структура воды меняется. Смола также задерживает и иные вредные химические вещества.

Через какое-то время ионообразную смолу необходимо восстанавливать. В качестве восстановителя применяется поваренная соль. Но полностью смола не восстанавливается, и какая-то часть ионов остается.

Технические характеристики оборудования отличаются в зависимости от сферы его применения. В домашних ионных фильтрах делается замена картриджа при окончании его срока службы.
В промышленном оборудовании применяются ионообменные колонны. В них регенерация происходит автоматически.

Фильтр состоит из 3-х блоков. Процесс фильтрации происходит в емкости, где расположен ионообменный наполнитель.

При истощении ресурса смолы, требующей регенерации, вода подает в восстановительную емкость. Полученный солевой раствор используется для промывки наполнителя. Процедура осуществляется до тех пор, пока максимально не восстановится.

Если используются фильтры картриджные, то после их истощения применяют следующие варианты:

  • Производится замена картриджа.
  • Промывается вручную раствором поваренной соли, а потом в чистой отфильтрованной воде.

Для умягчения воды

По жесткости вода делится на:

− мягкую;

− среднюю;

− жесткую;

− сверхжесткую.

Основной способ смягчить воду – кипячение. Но оно не избавляет от солей. Ионообменный фильтр очищает от механических примесей, органики и хлора. Осуществляет антибактериальный эффект, при этом сохраняя микроэлементы.

На кухне, зачастую, чтобы смягчить питьевую воду, используют простые фильтры-кувшины, имеющие съемный картридж (кассету).

Недостатком является небольшая производительность и частая замена кассеты.

Для очистки воды

Ионит качественно очищает как питьевую воду, так и промышленные водостоки. В нем используются водородные смолы. Из себя он представляет корпус с размещенными на нем фланцами, изготавливаемый из материала, устойчивого к коррозии. Посередине корпуса расположен блок фильтра, сделанный на основе волокнистых материалов «фибан».

Фильтрующие элементы очистки состоят:

  1. Сетчатый фильтр. Предназначен для механической очистки, освобождающую воду от больших частиц, задерживая их на сетке.
  2. Ионообменный очиститель. Удерживает тяжелые металлы и устраняет вредные соли.
  3. Фильтры тонкой очистки.

Для стиральной машины

Распространенной причиной поломки стиральной машины является выход из строя водонагревательного элемента. Основной причиной служит низкое качество воды, используемой при стирке белья. Тэн и внутренние детали покрываются накипью, что и служит причиной поломки машины.

С помощью фильтра, установленного на трубе, ведущей к машинке, увеличивается срок работы стиральной машины. Он не дает забить внутренний фильтр машинки и предохраняет от накипи ее внутренние детали.

Как провести регенерацию ионообменной смолы в фильтре Гейзер

Компания «Гейзер» — один из лидеров на отечественном рынке фильтров. Рассмотрим, как выполнить регенерацию в трехступенчатый моделях этого производителя.

  1. Перекрыть поступающую в устройство воду.
  2. Спустить давление, открыв кран.
  3. Выполнить механическую очистку фильтра.
  4. Подготовить 10% раствор поваренной соли. Емкость лучше взять больше, так как начнется процесс вспенивания.
  5. Держать устройство над раковиной и заливать 2 литрами солевого раствора так, чтобы смола не пролилась наружу.
  6. Установить картридж обратно в корпус и залить 0,5 л раствора до верха, оставить на 8-10 часов.
  7. Вынуть устройство и дать стечь раствору, затем еще раз залить 2 литра солевого раствора.
  8. После того, как раствор стечет, установить картридж обратно в корпус.
  9. Собрать фильтр.
  10. Включить воду на несколько минут, чтобы из воды пропал привкус соли.

Регенерация сменного модуля фильтров Аквафор

Регенерация позволяет восстанавливать свойства картриджей B510-04 и KH.

Сменный модуль KH для систем Кристалл

  1. Перекрыть воду, выпустить давление.
  2. Вынуть KH, нажимая кнопку на крышке устройства.
  3. Собрать идущий в комплекте переходник для регенерации или приобрести отдельно.
  4. Отрезать дно бутылки из пластика и закрепить на переходнике.
  5. Сделать раствор 2-2,5 литра поваренной соли.
  6. Устройство с бутылкой и переходником поместить в кастрюлю, трубку переходника вывести в раковину.
  7. Пропустить через смолу солевой раствор, а затем 2 литра чистой воды.
  8. Установить устройство на место.

Модуль B510-04 для систем Трио

  1. Отключить подачу воду и стравить давление.
  2. Вынуть картридж.
  3. Высыпать содержимое в емкость из пластика или металла.
  4. Приготовить литровый раствор соли и залить содержимое картриджа, оставить на 6 часов, иногда помешивая.
  5. Слить раствор и выполнить промывку кипяченой водой. Повторить процедуру дважды.
  6. Поместить содержимое обратно в картридж и поставить его на место.
  7. Не забыть о промывке механического картриджа.
  8. Включить фильтр на 10 минут, после чего им можно вновь пользоваться.

Инструкция по регенерации картриджа фильтра Арагон

  1. Перекрыть воду, спустить давление.
  2. Приготовить раствор из 40 г лимонной кислоты и двух столовых ложек соды на один литр воды. Так как происходит вспенивание, посуда для раствора должна быть емкостью 1,5-2 литра. Воду нужно наливать постепенно.
  3. Картридж Арагон поставить в корпус, залить его раствором в количестве 0,6 л. Оставить на 12 часов, затем достать картридж и слить раствор.
  4. Далее потребуется дополнительная обработка оставшимся раствором. Делать это лучше над раковиной. Жидкость льют через горловину и оставляют до полного стекания.

Затем нужно промыть устройство. Для этого используют сначала 3 литра чистой воды, которую заливают через горловину. Затем пленкой фиксируют ее и удаляют донную заглушку. Удерживая картридж вертикально, вливают еще 3 литра воды, после чего пленку удаляют, заглушку ставят на место. Останется поставить картридж на свое место в фильтре и включить устройство на несколько минут для промывки.

Таким образом, используя эту технологию, можно в домашних условиях без приобретения дорогостоящих средств, а лишь с использованием обычной соли можно неоднократно восстанавливать свойства ионообменных картриджей для вашего фильтра.

Аналоги

Главным аналогом и конкурентом ионообменных фильтров для воды являются безреагентные (не химические) фильтры, например, электромагнитные или магнитные, из-за их экологической безопасности, низкой стоимости, простоты монтажа и эксплуатации.

Общие сведения

На рынке можно купить разнообразные виды фильтров для воды с ионообменной смолой для умягчения, созданные на основе технологии ионного обмена. Тут рассмотрены только мощные установки ионообменного умягчения воды, обеспечивающие комплексную защиту объекта недвижимости от накипи.

Типовой ионообменный фильтр для воды Гейзер состоит из следующих компонентов:

  • бак с основной засыпкой;
  • емкость с раствором для регенерации;
  • блок автоматики с клапанами;
  • соединительные трубы, запорная арматура.

Некоторые современные установки («кабинетного» типа) делают компактными. Все узлы заключают в одном корпусе для улучшения внешнего вида и снижения требований к свободному пространству. Но надо понимать, что в любом случае производительность такого оборудования зависит от количества ионообменной смолы. По этой причине уменьшение основного бака не имеет практического смысла.

Для выяснения необходимой производительности надо узнать будущие потребности. При напоре 2,5-3,5 атм. можно взять следующие цифры расхода в м куб. за час:

  • душевая кабина: 0,9-1,2;
  • наполнение ванной при максимально открытом кране: до 1,3;
  • типовой смеситель: 0,2-0,4;
  • стиральная машина: 0,3-0,6.

Более точные цифры можно получить с учетом особенностей реальной эксплуатации, взяв данные по расходу из паспорта на подключенную бытовую технику. Но в среднем для семьи из 3 человек надо обеспечить производительность не менее 2 м. куб. Лучше увеличить это значение на 20-25%. Для удовлетворения таких потребностей подойдет установка со следующими параметрами:

Наименование Значение Ед. измерения
Размеры бака для основной загрузки (высота/диаметр) 1500-1700/300-330 мм
Количество ионообменных смол 60-70 л
Масса собранного бака с наполнителем 85-110 кг
Размеры емкости для регенерационного раствора (высота/диаметр) 600-700/400-500 мм
Максимальный объем раствора соли натрия 80-90 л
Минимальный расход воды для качественной промывки в обратном направлении 1,2-1,35 м куб. в час
Приблизительный расход воды для одного цикла промывки и регенерации 0,55-0,75 м куб.
Количество солей натрия на одну регенерацию фильтра 10-12 кг

Некоторые параметры надо уточнять. Вес металлического бака, например, больше по сравнению с полимерным аналогом. Однако даже эти примерные данные позволяют выяснить требования к прочности напольного покрытия. Следует понимать, что лучше устанавливать две емкости параллельно. Это позволит не прерывать водоснабжение при выполнении промывки и регенерации ионообменного фильтра Гейзер и смолы. Общий вес снаряженного комплекта составит 350-400 кг.

Следует учитывать возможности оборудования, которые указывает производитель в сопроводительной документации. Как правило, если купить ионообменный фильтр для очистки воды, он способен выполнять свои функции при жесткости воды не более 15-18 мг-экв/литр.

Типы ионной очистки

В плане оборудования нет принципиальных отличий, кроме требуемой производительности – сколько жидкости нужно умягчить. В этом разрезе применяют деление по размерам фильтрующей колонны и их количеству.

  • При 1-ступенчатой очистке используется 2 колонны, и при использовании натрий-катионирования общая жесткость воды может снизиться до 0,05–0,1 г-экв/м3.
  • При 2-ступенчатой очистке используется 4 колонны (2 большие и 2 малые), и при использовании натрий-катионирования общая жесткость воды может снизиться до 0,01 г-экв/м3.

Такие показатели при двухступенчатой очистке достигаются благодаря тому, что вода дважды проходит процедуру натрий-катионирования.

Так выглядит водоподготовка котельной с помощью ионного обмена

Комплексная ионообменная очистка сточных вод от тяжелых металлов

При очистке сточных вод сложного состава, содержащих ряд тяжелых металлов: медь, цинк, железо, хром, свинец, в литературе предлагаются как методы их совместного извлечения, так и приемы постадийной очистки от одного или нескольких металлов. При этом при этом предлагаются решения разделения металлов на стадии десорбции.

Для непрерывного концентрирования тяжелых металлов рекомендуется применять ионообменник Хелекс-100 для Ni, Zn, Cu, Cd, а для  Cr, Zn, Fe, Cu, Pb  — сорбент 8HQ-CPG.Окисленные угли типа КАУ в зависимости от преимущественного содержания в них карбоксильных или фенольных групп связывают ионы тяжелых металлов в соответствии со следующими рядами селективности:

Pb> Cd>> Cu> Ni> Co> ZnPb>> Cd >Co>Ni> Zn>Cu

Следует отметить относительно невысокие емкости окисленных углей по этим металлам: 0,7-1,0 мг-экв/г.В качестве перспективных сорбентов тяжелых металлов из сточных вод гальванического производства могут быть перспективны также торф, природные цеолиты: клиноптилолит и содержащие его породы, гейландит, а также активированный алюмосиликатный адсорбент, композиционные сорбенты на основе гидратированного диоксида циркония и диоксида марганца, хелатообразующие сорбенты.  Применение указанных ионитов дает различные практические результаты. Как правило, емкость природных и неорганических сорбентов ниже ионообменных смол, но они в ряде случаев значительно превосходят их в селективности. Установлены ряды селективности на клиноптилолите и гейландите, имеющие соответственно вид:

Pb2+ > Cd2+ > Zn2+ > Co2+ > Cu2+ > Ni2+ > Cr2+Mn2+ > Zn2+ > Cu2+ > Ni2+

Относительно высокие емкости по тяжелым металлам, превышающие в ряде случаев 2,0-2,5 мг-экв/г, авторы работ отмечают при извлечении их из сточных вод сложного состава композиционными сорбентами, являющиеся, судя по всему, наиболее перспективными ионообменными материалами в технологии очистки стоков.

Известно большое количество примеров внедрения ионообменных технологий для очистки сточных вод от тяжелых металлов на предприятиях различного профиля. Так,  схема ионообменной очистки гальваностоков,  разработанная Малкиным В.П. и др., позволяет получать концентрированный раствор  CuSO4 и умягченную воду для нужд производства.

На заводе «Ижмаш» комплексная ионообменная установка обеспечивает местную очистку от Cr(VI), Cu, Ni, Zn  и очистку кислотно — щелочных вод объемом до 1000 м3/час.

Канадской фирмой «Есо-Тес» для гальванических производств выпускаются ионообменные установки, в состав которых входят как катионнообменные, так и анионообменные фильтры, позволяющие одновременно выделять медь, никель и хром с получением полностью обессоленной воды.

В связи с усилением требований, предъявляемых в Японии к составу очищенных сточных вод гальванических производств, значительно возросло количество  ионообменных производственных установок с возвратом очищенной воды в производство.На одном из предприятий в Монреале (Канада), производящем гальванические покрытия для автомобилей, продолжительное время работает сорбционная установка для извлечения Cu, Ni и Cr с хорошими экономическими показателями. Хорошо зарекомендовали себя модульные (кассетные) установки ионообменной очистки фирмы «Дорье» (Германия) для извлечения  Ni, Cu, Cd, Cr и других металлов из гальваностоков.

Для чего нужны ионообменные смолы

По поводу основной цели использования ионообменных смол для воды существует много мифов. Согласитесь, применять эти смолы в составе бытовых фильтров лишь для улучшения вкуса жидкости – достаточно затратное решение. Сомнения вызывает и необходимость в изменении ионного состава воды, так как некоторые вредные примеси в ней все равно остаются.

Тем не менее целей, которые достигаются путем использования ионообменных смол для воды, немало. И, пожалуй, главной из них является смягчение воды. Эта способность ионообменных смол позволяет рекомендовать их для применения с приборами бытовой техники и других домашних устройств, имеющих непосредственный контакт с водой.

Кроме прямой пользы для здоровья (использование воды для питья или приготовления пищи), смягченная жидкость позволяет продлить срок использования бытовой техники, имеющей непосредственный контакт с водой. Это стиральные и посудомоечные машины, водонагреватели, утюги, отопительные котлы, водоочистительные фильтры, увлажнители, очистители воздуха и другие приборы

Особенно важно использование смягченной воды с приборами, которые нагревают саму жидкость. Жесткая вода – самая главная причина появления накипи и последующего выхода прибора из строя.