Ионообменные смолы

Жесткость воды — такие физико-химические свойства воды, которые связаны с содержанием в ней солей щелочноземельных металлов, в первую очередь кальция и магния. Жесткость воды имеет отрицательные эффекты в быту и народном хозяйстве:

• снижение моющей способности мыла и синтетических моющих средств при мытье и стирке;
• образование накипи на поверхностях теплового оборудования и водопроводных трубах;
• отрицательное влияние на кожу человека при мытье и умывании — вызывает дерматиты и экземы;
• при употреблении воды в питьевых целях возможно нарушение минерального баланса в организме.

На практике используют различные методы умягчения воды:

• термический,
• дистилляция,
• вымораживание,
• реагентные методы,
• диализ,
• комбинации из разных методов.

Практика показала, что наиболее предпочтительным и экономически оправданным методом умягчения воды для технических нужд является ионный обмен.

Умягчение воды с использованием метода ионного обмена основано на способности ионообменных смол — катионитов поглощать из воды положительные ионы в обмен на эквивалентное количество ионов катионита [4].

Обменная ёмкость катионита — это количество катионов, которые катионит может обменять в течение фильтроцикла. Различают полную и рабочую объемную ёмкость катионита. Полная обменная ёмкость — это количество ионов кальция и магния, которое может задержать 1 м3 катионита в рабочем состоянии до того момента, когда жесткость фильтрата сравняется с жесткостью исходной воды.

Рабочая обменная ёмкость катионита— то количество ионов кальция и магния, которое задерживает 1м3 катионита до момента "проскока" в фильтрат ионов жесткости.

Отношение обменной ёмкости ко всему объёму катионита, загруженного в фильтр, называют ёмкостью поглощения.

Вода, просачиваясь сверху вниз через слой катионита, подвергается умягчению вследствие обмена с катионитом ионами жесткости. Процесс умягчения заканчивается на некоторой глубине слоя катионита — его называют работающим слоем, или зоной умягчения. При последующем фильтровании верхние слои катионита истощаются и теряют обменную способность. В ионный обмен вступают нижние слои катионита и зона умягчения постепенно опускается.

Через некоторое время в фильтре можно выделить три слоя катионита — работающий, истощенный и свежий. В момент совмещения нижней границы зоны умягчения с нижним слоем катионита начинается проскок ионов кальция и магния и увеличение остаточной жесткости, пока она не сравняется с жесткостью исходной воды. Это момент полного истощения катионита. Когда рабочая обменная способность катионита исчерпывается, его необходимо подвергнуть регенерации.

Умягчение воды посредством ионного обмена реализуется в автоматических фильтрах-умягчителях. Фильтр работает на умягчение воды до момента полного насыщения ионообменной смолы ионами жесткости. Когда поглощающая способность катионита снижается до критического уровня, блок управления начинает автоматический цикл регенерации. Частота регенерации зависит от расхода обрабатываемой воды, содержания в ней ионов жесткости, характеристик применяемой ионообменной смолы.

Регенерация катионита осуществляется водным раствором высокоочищенной поваренной соли. В процессе регенерации ионы кальция и магния в смоле замещаются ионами натрия из регенерационного раствора. Ионы жесткости, перешедшие в раствор, удаляются из фильтра с дренажными водами.

Продолжительность регенерации наполнителя в фильтре-умягчителе продолжается 2-3 часа. Поэтому одиночные системы фильтрации чаще всего программируют на ночную регенерацию.

Если большой расход очищаемой воды требует непрерывного процесса умягчения воды, имеет смысл проектировать систему из нескольких (двух или трех) фильтров с непрерывным рабочим процессом. В этом случае один из фильтров находится в процессе регенерации, а остальные — в рабочем состоянии.

В настоящее время существует большой выбор различных по характеристикам ионообменных смол, что позволяет использовать их также для удаления из воды ионов железа и марганца, тяжелых металлов, органических соединений, а также селективного удаления нитратов, нитритов и сульфидов.

Фильтры-умягчители воды MayerKraft

Фильтры-умягчители MayerKraft находят применение в быту, в промышленности, в медицине и во многих других областях. Оборудование под торговой маркой MayerKraft зарекомендовало себя на отечественном рынке как надежные устройства для систем водоподготовки и водоочистки [5].

Наиболее востребованы модели фильтров:

• универсальный обезжелезиватель-умягчитель MayerKraft А,
• умягчитель MayerKraft W,
• обезжелезиватель MayerKraft М,
• угольные фильтры для воды MayerKraft С,
• фильтры механический примесей и коллоидов MayerKraft R.

Серия MayerKraft А сочетает возможности фильтра-умягчителя и фильтра-обезжелезивателя. Эти фильтры рекомендуется применять для обработки воды невысокого качества, загрязненной марганцем, железом, органикой и отличающейся повышенной жесткостью.

Фильтры серии MayerKraft А используют для повышения потребительских качеств воды и защиты водонагревательных систем и бытовой техники — бойлеров, котлов, гидромассажных ванн, стиральных и посудомоечных машин.

Серия фильтров-умягчителей MayerKraft W может применяться как в быту, так и в промышленной водоподготовке. Эти фильтры рекомендуется использовать в тех системах, где предусмотрен нагрев воды. Фильтры рекомендуется устанавливать для подготовки воды в котельных или для защиты бытовых сантехприборов.

В фильтрах серии MayerKraft W удаление солей жесткости производится при помощи сильноосновного катионита с высокой емкостью и пористостью. Загрузка фильтра состоит из слоя катионита и поддерживающего слоя из кварцевого материала. Назначение последнего — распределение водного потока внутри фильтра, повышение эффективности регенерации загрузки, предотвращение эффекта "туннелирования" [6].

Подбор марки фильтра для умягчения воды ведется исходя из необходимого объема загрузки, расчета производительности фильтра по воде, режима эксплуатации фильтра.

Регенерация ионообменной смолы внутри фильтра производится раствором поваренной соли из соотношения 110-130 грамм соли на литр смолы.

Применяемые фильтры водоподготовки компании Argel:
- MayerKraft W — фильтр умягчения воды;
- MayerKraft A — универсальный фильтр умягчения-обезжелезивания.