Ионообменная очистка воды

Оглавление

Можно ли пить воду после ионообменной смолы

Важно понимать, что основное назначение ионообменных смол – это смягчение воды. В процессе фильтрации происходит замена ионов кальция и магния, способных создавать нерастворимые соединения, на ионы хлора, натрия и другие элементы, которые создают легкорастворимые соединения.

На протяжении всей своей истории человечество вполне успешно училось приспосабливаться к новым природным источникам воды

Различия химического состава жидкости и большое количество этих источников покрывались отличной адаптацией организма человека ко всем внешним факторам.

На протяжении всей своей истории человечество вполне успешно училось приспосабливаться к новым природным источникам воды. Различия химического состава жидкости и большое количество этих источников покрывались отличной адаптацией организма человека ко всем внешним факторам.

Организм сам выводил все «лишнее». Несмотря на большое количество информации о накоплении нерастворимых солей магния и калия в нашем организме и причиняемом ими вреде, каких-либо реальных доказательств этих данных не существует. Это подтверждается еще и тем фактом, что для людей с нарушенными обменными процессами в организме полностью очищенная вода критически опасна. Все необходимые нам элементы относительно здоровый организм способен был извлечь из потребляемой нами воды и пищи.

Но это правило было актуально до всеобщей индустриализации общества, до появления так называемой техногенной среды. Даже природные источники воды в большинстве своем имеют повышенное содержание ионов тяжелых металлов, различные нежелательные органические примеси и даже изотопы радиоактивных элементов. Было бы здорово иметь такой фильтр, который смог бы заменять подобные примеси на ионы естественного происхождения. Но, к сожалению, ионообменные фильтры на такое неспособны.

В большинстве случаев изготовители ионообменных фильтров за счет рекламных слоганов предлагают заменить одни ненужные нам микроэлементы на другие.

Определить, насколько действительно важно менять ионный состав воды с помощью ионообменных фильтров, не так уж и просто. Посмотрите на ситуацию с посудомоечными и стиральными машинами. Для длительной эксплуатации этих приборов очень важна степень жесткости воды

Чем она меньше, тем меньше и вероятность появления накипи на тэне, и, соответственно, выхода прибора из строя. Но производители этих бытовых приборов давно уже нашли простой выход – применение химического способа смягчения воды путем добавления умягчителей в состав моющих средств

Для длительной эксплуатации этих приборов очень важна степень жесткости воды. Чем она меньше, тем меньше и вероятность появления накипи на тэне, и, соответственно, выхода прибора из строя. Но производители этих бытовых приборов давно уже нашли простой выход – применение химического способа смягчения воды путем добавления умягчителей в состав моющих средств.

Можно вспомнить о чайниках и кастрюлях, в которых кипятится вода, благополучно нами потребляемая. Но степень воздействия «жесткой» воды на наш организм досконально не изучена, чтобы говорить о каких-либо выгодах применения фильтров с ионообменными смолами.

Но давайте обсудим, на что же способны фильтры, содержащие ионообменные смолы для очистки воды. Не будем останавливаться на химических процессах, происходящих в этой жидкости, после прохождения через такой фильтр. То, что реально беспокоит потребителей, – это присутствие в воде ионов тяжелых металлов. Большинство трубопроводов в настоящее время состоит не из пластиковых труб (о которых лет 30–40 назад у нас мало кто слышал), а из металлических. Раньше при поломке одного из участков такой трубы или целой секции производили замену трубы на стальную оцинкованную.

Эти трубы до сих пор являются основным «поставщиком» ионов цинка и свинца в наш дом. Если проанализировать степень очистки воды бытовыми ионообменными фильтрами от ионов этих металлов, то окажется, что эта степень близка к нулю. По-настоящему действенные элементы, задерживающие эти вредоносные ионы, существуют, но они устанавливаются на крупных промышленных предприятиях, цель которых уловить дорогостоящие химические соединения. Из-за большой дороговизны подобного оборудования вероятность его применения в бытовых фильтрах очень низка.

Читайте материал по теме: Очистка воды от железа

Плюсы и минусы

Высокий покупательский спрос и популярность ионообменных фильтров обусловлены рядом неоспоримых достоинств этих приборов:

Тихая работа. Включенный фильтр работает практически бесшумно, что делает его наиболее комфортным для домашнего использования.
Высокая степень очистки водопроводных и сточных вод. Фильтр с успехом справляется не только с тяжёлыми металлами и радиоактивными веществами, но и с лёгкостью задерживает бактерии и вирусы, фенолы и пестициды, остатки нефтепродуктов и ядовитые примеси, а также отводит растворённый остаточный хлор и другие газы.
Несомненное превосходство технологии ионного замещения над другими способами очистки.
Простота в обслуживании и наличие в свободной продаже сменных картриджей позволяют производить их замену самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов.
Сохранение минерального состава жидкости после её прохождения через фильтр и заряжение воды отрицательными ионами способствует преобразованию органических солей и обеспечивает их хорошую усваиваемость организмом.

К минусам моделей относят необходимость регулярного обновления наполнителя и строгое соблюдение правил утилизации отработанных смол. Отмечается также низкая скорость фильтрации некоторых моделей, обусловленная низкой гидрофильностью смол и их медленным обменом ионами. Однако наиболее современные экземпляры оснащены катализаторами обмена, позволяющими расходовать реагенты в минимальных количествах. Это значительно ускоряет процесс и увеличивает пропускную способность прибора. К недостаткам можно отнести и высокую стоимость фильтров, вследствие чего многие покупатели не могут себе позволить их приобретение.

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:

Сетчатый фильтр. Предназначен для механической очистки, освобождающую воду от больших частиц, задерживая их на сетке.
Ионообменный очиститель. Удерживает тяжелые металлы и устраняет вредные соли.
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 промыть солью элемент KH в системе Кристалл?

Переходник для регенерации фильтра

Фильтр “КН” применяется в системах водоочистки “Кристалл”.

Чтобы промыть систему для очистки воды сольюпотребуются:

переходник, который продается как с фильтрующим элементом, так и отдельно;
пластиковая бутылка со стандартной резьбой под пробку, с отрезанным дном;
нейодированная поваренная соль.

Важно. Нельзя использовать для регенерации соль с добавками

Для соляного раствора можно использовать слегка подогретую воду (с температурой около 36°С).

Фильтр КН состоит из:

переходника;
гайки;
прокладки;
трубки из пластика;
воронки из пластиковой бутылки;
модуля.

Перед началом нужно перекрыть воду на входе в фильтрующую систему и сбросить давление, открыв кран. Затем нужно вынуть модуль из установки, нажав кнопку в его верхней части и выкрутив его против часовой стрелки.

Пошаговая последовательность восстановления элемента:

Собрать установку для регенерации. Сначала необходимо соединить воронку из пластиковой бутыли с переходником. Для этого нужно вставить прокладку (3) в гайку (2) и надеть гайку на переходник (1) до конца. Присоединив к переходнику трубку (4), нужно вставить блок в фильтрующий элемент (6). Прикрепить воронку, сделанную из пластиковой бутылки (5) к гайке в верхней части установки.
Приготовить концентрированный соляной раствор. На 2,5 литра раствора нужно 0,75 кг соли. Соль должна быть полностью растворена, осадок не допустим.
Разместить собранную установку в широкой емкости воронкой вверх, направив трубку в раковину.
Через воронку из пластиковой бутылки пропустить через фильтр 2-2,5 л солевого раствора, а затем — столько же кипяченой воды.

После процедуры фильтрующий элемент можно вставить в контейнер системы водоочистки. Пустив воду, следует проверить работоспособность фильтра и попробовать воду на вкус.

Внимание. Растворять соль необходимо до конца в теплой кипяченой воде

Перед вливанием в воронку нужно убедиться, что в растворе нет осадка.

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.

Другие физико-химические методы очистки воды

Все физико-химические способы очистки воды направлены на удаление растворенных в ней примесей, а в ряде случаев и взвешенных частиц. Многие методики физико-химической очистки также требуют глубокого предварительного выделения из стоков взвешенных включений, для чего применяется процесс коагуляции. Основные методики физико-химической очистки воды:

флотация;
сорбция;
электрохимическая и ионообменная очистка;
нейтрализация;
гиперфильтрация;
экстракция;
эвапорация;
выпаривание, испарение, кристаллизация.

При этом самым востребованным способом является именно метод флотации, направленный на извлечение из водных масс нефтепродуктов и других гидрофобных частиц с помощью газовых пузырьков. В основе процесса очистки лежит молекулярное слипание частичек масла и пузырьков тонкодиспергированного газа. Образование пузырьков зависит от интенсивности их столкновения, а также химического взаимодействия веществ в воде, избыточного давления газа, прочих факторов.

Устройство ионообменного фильтра:

В состав фильтра входят следующие компоненты:

1. Корпус (фильтрующая колонна)
Колонна выполнена из пищевого стекловолокна, без швов, что обеспечивает максимальную прочность и коррозийную стойкость. Корпус представляет собой полый цилиндр с куполообразным верхом и дном. Корпус установлен на подставке. В верхней части имеется горловина для загрузки и разгрузки. Горловина имеет внутреннюю резьбу для установки управляющего клапана. Корпуса диаметром 18-36” имеют нижнее разгрузочное отверстие.

2. Управляющий клапан (ручной или автоматический)
Распространены пятицикловые управляющие клапана: 1.Рабочий режим (режим фильтрации); 2. Обратная промывка 10мин; 3. Забор солевого раствора 60мин.; 4. Наполнение солевого бака 5мин.; 5. Прямая промывка 10мин.

3. Дренажно-распределительная система (ДРС)
Состоит из вертикальной трубы, верхнего и нижнего дистрибьютора (колпачкового или лучевого типа), служащих для эффективного распределения потоков и предотвращения выноса фильтрующей загрузки в разных режимах работы фильтра.

4. Фильтрующая загрузка
Тип фильтрующей загрузки подбирается строго по результатам анализа воды квалифицированным специалистом. Загрузка укладывается на поддерживающий слой гравия. Общий объем загрузки составляет около 2/3 объема корпуса. Свободное пространство над загрузкой необходимо для расширения фильтрующей загрузки при обратной промывке.

5. Солевой бак
Cлужит для приготовления и хранения регенерирующего раствора поваренной соли. Бак представляет собой ёмкость с крышкой. В баке может устанавливаться специальная сетка, на которую насыпается соль.

Для приготолвения и хранения солевого раствора можно использовать любую емкость подходящего объема.

Особенности эксплуатации и обслуживания

Сам очищающий элемент надо периодически заменять на новый

Для продления эксплуатационного срока очистительного фильтра нужно не только правильно установить его и настроить, но и регулярно выполнять профилактические мероприятия. Неотъемлемая составляющая обслуживания – своевременное и регулярное пополнение запасов регенерационных солей, смол. При дефиците активного компонента вся очистительная система не сможет работать надлежащим образом, а смолы быстро придут в негодность.

Ионообменные фильтры часто устанавливают в загородных домах и на дачах с автономной системой водоснабжения, где отсутствует централизованное обеззараживание. Чтобы предупредить инфицирование воды болезнетворными организмами, нужно использовать качественные дезинфицирующие химические препараты.

Также важно помнить о правильной утилизации отходов

Что это такое

Ионообменный фильтр, приобретаемый для очистки воды, наиболее часто используется для её умягчения. Иными словами, благодаря данному устройству становится возможным расщепление солей жесткости, находящихся в жидкости, чаще всего поступаемой именно из труб централизованного водоснабжения.

Традиционно ионообменные установки классифицируются в зависимости от условий применения на:

небольшие конструкции для домашнего использования, подразумевающие наличие сменного картриджа;
габаритные ионообменные колонны для промышленных целей, автоматически регенерирующие «очистное» вещество.

Домашняя установка, как правило, должна состоять из корпуса, выполненного из качественного пластика или стали, заполненного «очистным» материалом. Принцип её работы основан на использовании специальных пористых неорганических гранул, называемых по-другому смолой. Данные частицы должны быть максимально насыщены ионами натрия.

Установив бак, наполненный «заряженными» гранулами, за первичным фильтром, расположенным на «входе» в систему холодного водоснабжения, вся вода, проходящая через трубу, будет подвергаться дополнительному этапу очищения. В соответствии с продуманной технологией для умягчения жидкости, ионообменная смола, изменяя химический состав поступаемого вещества, заменяет содержащиеся в нем ионы магния и кальция на ионы натрия. Скорость водоизменения в данном случае зависит от степени загрязнения и непосредственного объёма поступаемой жидкости.

Важно отметить, что получившийся химический состав воды не несет никакого вреда для здоровья употребляющего её человека и не провоцирует образование накипи в трубных установках. По истечении периода, указанного производителем как эксплуатационный, пользователь будет вынужден произвести восстановление смолы, используя пищевую соль или лимонную кислоту

Очевидно, что абсолютная регенерация фильтрующего элемента невозможна. Спустя в среднем 1 – 3 года бережного использования очистной установки и регулярно проводимого обновления «заряда» гранул ионами, потребуется полная замена картриджа устройства

По истечении периода, указанного производителем как эксплуатационный, пользователь будет вынужден произвести восстановление смолы, используя пищевую соль или лимонную кислоту. Очевидно, что абсолютная регенерация фильтрующего элемента невозможна. Спустя в среднем 1 – 3 года бережного использования очистной установки и регулярно проводимого обновления «заряда» гранул ионами, потребуется полная замена картриджа устройства.

Помимо необходимости для покупателя тщательно следить за ионообменным фильтром, установленным для умягчения воды, существует ряд других моментов, способных доставить дискомфорт пользователю.

Потенциальные финансовые и временные затраты на покупку сменного картриджа, а также его установку в систему водной очистки.
Важность не просто выброса, а обязательной утилизации «смольных гранул» после использования (данный пункт особенно важен для промышленного производства из-за больших объёмов реагента в габаритных очистных установках).
Невысокая скорость процесса фильтрации воды, ввиду «замедленной» отдачи ионов смолой (вследствие низкого уровня гидрофильности).

Очевидно, что существующие недостатки выбора в пользу ионообменного фильтра могут в определенной степени испортить впечатление от его эксплуатации. Но не стоит при этом забывать о существенных преимуществах очистки воды именно данным методом. К основным из них относятся:

Максимально возможная степень положительного водоизменения. Неслучайно именно ионообменные установки пригодны в использовании не только в домашних, но и масштабных промышленных условиях.
Более того, помимо умягчения воды, подобные фильтры способны «улавливать» и другие загрязнения, способные к ионному обмену, но отличные от солей жесткости.
При всей глобальности функционала ионообменного «очистителя» он крайне прост в установке, уходе и непосредственной эксплуатации.

Катионит. Характеристика и применение

Катиониты – это высокомолекулярные нерастворимые вещества, состоящие из твердой основы в виде небольших гранул. Они бывают минеральные и органические, искусственного и естественного происхождения.

В искусственных содержится водород, который способен замещаться другими катионами – четвертичные амины.

Натрий катионитовый фильтр: принцип работы и применение

Состоит он из гелиевой смолы, состоящей из натриевых шариков. Таким наполнителем заполняется картридж, и он удерживает вредные минералы. Между натрием и солями происходит бурная реакция, способствующая образованию корки. Магний с кальцием прилипает к катиониту, словно магнит.

Работа делится на 4 этапа:

Умягчающий этап.
Перетряска катионовой засыпки.
Регенерация.
Этап отмывания.

Применяется на водоподготовительных установках электростанций, промышленных и отопительных котельных.

Особенности замены и регенерации катионитовых фильтров

Регенерация катионита осуществляется последовательным пропусканием раствора кислоты серной нарастающей концентрации: 1% раствор в течение 50 минут, 1,5% раствор – 25 минут и 3% раствор пропустить 20 минут со сбрасыванием использованного раствора в бак стоков.

Следующий этап – отмывка катионита от продуктов регенерации и избыточного содержания серной кислоты.

Принцип действия ионообменного фильтра

Ионообменная очистка необходима при повышении минерализации до 100 мг солей на 1 л воды. Наивысшей производительностью характеризуются фильтры на основе водородных смол. Сталкиваясь с таким оборудованием, тяжелые металлы, токсические или радиоактивные элементы превращаются в безопасный водород, а из жидкости выходят соли кальция и магния.

Натриевые установки обменивают ионы металла на ионы натрия, что повышает содержание солей и запускает щелочные реакции. Это изменяет кислотно-щелочной баланс и оказывает негативное воздействие на человеческий организм. Но сами элементы безопасны для бытовой техники.

Рабочее вещество является неорганическим и пористым. Для эффективной работы очистительного оборудования нужно периодически очищать смолу. Частота таких процедур определяется интенсивностью эксплуатации системы. Чтобы обработать смоляной картридж, следует воспользоваться поваренной солью и кислотой лимона.

Заявленный производителем срок службы составляет не меньше 3 лет. С помощью ионообменного фильтра для очистки воды можно смягчить ее и вывести из состава ионы стронция, хрома, железа и прочих тяжелых примесей.

Критерии выбора ионного фильтра

Отправляясь на поиски оборудования с методом очистки воды ионным обменом, необходимо объективно оценить некоторые критерии выбора. Среди них:

Степень жесткости. Этот показатель влияет на требуемую интенсивность обработки. Чрезмерно жесткая вода может привести к поломке бытовых приборов, поскольку на их поверхности начнут накапливаться накипь и прочие загрязнения. Для определения уровня жесткости применяется специальное вещество, которое приобретает соответствующий цвет после погружения в воду. По мере увеличения показателей понадобится больше ионно-обменных смол.
Показатели производительности. Они отображают допустимый объем очищенной жидкости, которая получается через 1 минуту работы. Чем выше значение, тем быстрее будет происходить очистка.
Необходимость регенерации. Указывает на среднюю периодичность восстановления рабочего вещества при частом использовании системы. В Москве ионообменная смола для фильтра продается в каждом магазине подобного оборудования, а произвести самостоятельную замену достаточно просто. Средний срок службы равняется 400-700 л обработанной жидкости.
Объем допустимых дренажных вод. Он позволяет определить допустимое количество литров для одновременной обработки, а еще указывает на частоту вброса грязной воды в очистительную систему.
Необходимость резервирования. Поскольку объемы потребления воды зависят от числа членов семьи и количества бытовых приборов, с целью хранения жидкости применяются специальные резервуары.

Назначение и область применения ионообменных фильтров для очистки воды

Промышленные ионообменные колонны

Самым востребованным и доступным способом очищения и умягчения водопроводной воды является использование ионообменных фильтров. Способ позволяет не только извлекать, но и задерживать вредные примеси.

Используются в быту и промышленных масштабах. Без участия ионного обмена приостановится производство в отраслях пищевой промышленности, тепловой и атомной энергетики, цветной металлургии, очистки сточных воды и в электронной промышленности. В течение последних 5 лет постоянно ведутся работы, которые позволят извлечь ценные компоненты из океанских глубин.

Регулярные осмотры позволяют установить неполадки или предупредить их образование. В аварийных ситуациях требуется перекрывать вентили до и после фильтровального оборудования, также отключать подачу электропитания. Если самостоятельно не удается устранить поломку, лучше обратиться в сервисный центр.

Что применяют для регенерации ионообменной смолы?

На практике способов обновления свойств смягчающей смолы не так много. Самый простой вариант — таблетированная поваренная соль. Несколько реже применяют кислоты или щелочи.

Соль таблетированная

Поваренная соль добывается в значительных объемах, имеет достаточно низкую стоимость. Именно эти свойства хлорида натрия определили его востребованность при проведении регенерации.

В результате процедуры образуются MgCl2 и CaCl2. Они отличаются повышенной растворимостью. Их можно сливать в канализацию без вреда для системы. Реже применяют сульфат натрия или карбонат натрия. При их использовании на выходе получаются CaSO4 или CaCO3 соответственно. Растворимость этих элементов намного ниже. Они чаще оседают на стенках труб.