Деминерализация воды ионированием

Данный метод, предназначен для уменьшения минерализации воды, в том числе общей жесткости, общей щелочности, содержания кремниевых соединений.

Ионообменный метод деминерализации воды основан на последовательном фильтровании воды через водород-катионитный, а затем HCO3-, OH- или СО32- анионитный фильтр. В водород-катионитных фильтрах катионы, содержащиеся в исходной воде, главным образом Са+2, Mg+2, Na+1, обмениваются на водород-катионы. В фильтрате образуется эквивалентное количество кислоты из анионов, с которыми были связаны катионы. Образовавшийся в процессе разложения гидрокарбонатов СО2 удаляется в декарбонизаторах. В анионитных фильтрах (гидроксид-анионирование) анионы образовавшихся кислот обмениваются на ионы ОН- (задерживаются фильтром). В результате получается деминерализованная (обессоленная) вода. Этот метод фактически «несамостоятельный», синтетический. Он представляет собою схемный ряд вариантов сочетания разной степени сложности – в зависимости от цели обработки воды – водород-катионирования и гидроксид-анионирования.

В ионообменные установки должна подаваться вода, содержащая соли – до 3 г/л, сульфаты и хлориды – до 5 ммоль/л, взвешенные вещества – не более 8 мг/л, цветность – не выше 30 градусов, перманганатная окисляемость – до 7 мгО/л. В соответствии с необходимой глубиной обессоливания воды проектируются одно-, двух- и трехступенчатые установки, но во всех случаях для удаления из воды ионов металлов применяют сильнокислотные водород-катиониты. Для промышленных и энергетических потребителей вода может быть подготовлена по одноступенчатой схеме – один катионитный и один анионитный фильтры; по двухступенчатой схеме – соответственно по два катионитных и два анионитных фильтра; по трехступенчатой схеме, причем третья ступень может быть оформлена двумя вариантами: отдельно катионитный и анионитный фильтры или совмещение в одном фильтре катионита и анионита. После одноступенчатой схемы: солесодержание воды – 2–10 мг/л; удельная электропроводимость – 1–2 мкСм/см; содержание кремниевых соединений (SiO2 и SiO2-3) – не изменяется. Двухступенчатую схему применяют для получения воды с солесодержанием 0,1–0,3 мг/л; удельной электропроводимостью 0,2–0,8 мкСм/см; содержанием кремниевых соединений (SiO2 + SiO32–) до 0,1 мг/л. Трехступенчатая схема позволяет снизить солесодержание до 0,05–0,1 мг/л; удельную электропроводимость – до 0,1–0,2 мкСм/см; концентрацию кремниевой кислоты (SiO32–) – до 0,05 мг/л. Для бытовых фильтров применяется одноступенчатая деминерализация – совместная загрузка фильтра катионитом и анионитом.

Совмещение в одном аппарате катионита и анионита позволяет достигать высокой степени очистки: из воды за один проход извлекаются почти все находящиеся в растворе ионы. Очищенная вода имеет нейтральную реакцию и низкое солесодержание. После насыщения ионами смесь ионитов – для регенерации – необходимо предварительно разделить на катионит и анионит, имеющих различную плотность. Разделение проводится гидродинамическим методом (водный поток снизу вверх) или путем заполнения фильтра концентрированным 18%-ным раствором реагента. В настоящее время основными зарубежными производителями выпускаются специально подобранные по плотности и размеру наборы гранул монодисперсных смол, обеспечивающих высокую степень разделения и стабильности показателей. Из-за сложности операций разделения смеси катионита и анионита и их регенерации такие аппараты используются в основном для очистки малосоленых вод и доочистки воды, обессоленной ранее обратным осмосом, когда регенерация проводится редко или иониты применяются однократно.