Классификация ионообменных смол

Умягчать воду с помощью ионообменных смол начали более пятидесяти лет назад. Пик популярности данного способа пришелся на конец восьмидесятых-девяностых годов прошлого века. Затем на рынок водоподготовки пришел новый игрок – мембраны обратного осмоса, и технология ионного обмена чуть не канула в Лету. Не сразу, но все же пришло понимание – одно другому не мешает. Если соли жесткости являются единственным недостатком воды из центрального водопровода или скважины, то нет смысла переплачивать за дорогую, а в отдельных случаях и громоздкую, систему обратного осмоса, которая больше подходит для комплексной очистки жидкости. Несмотря на то, что сегодня ИС снова получили широкое распространение, не все водопользователи сходу назовут признаки, по которым смолы различаются между собой. Исправляем ситуацию.

ПРО ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И КЛАССИФИКАЦИЮ ИОНООБМЕННЫХ СМОЛ

Начнем с очевидного и общего признака: визуально данный фильтрующий материал похож на щучью икру и представляет собой совокупность очень маленьких шариков из специального полимерного материала. Смола, которая используется в бытовых и промышленных фильтрах, задерживает вредные примеси (металлы и соли жесткости, например) и меняет их на более безобидные (натрий, например). Отсюда и название метода – ионный обмен.

Основа смолы – иониты – высокомолекулярные соединения с функциональными ионогенными группами, способные обменивать свои ионы на ионы из окружающего их раствора. Определенные иониты вступают в реакции комплексообразования, окисления-восстановления, а также обладают способностью к физической сорбции ряда соединений. По структуре матрицы они делятся на:

• гелевые (способны обмениваться ионами только в набухшем состоянии);
• макропористые (имеют более развитую поверхность и способны работать в двух состояниях);
• промежуточные.

Гелевые, по сравнению с макропористыми ионитами, обладают большей обменной емкость, но меньшей осмотической стабильностью, химической и термической стойкость. Поэтому сегодня выбор все чаще и чаще делают именно в сторону вторых, так как они способны задерживать больше примесей независимо от температуры воды.

Также ИС можно разделить и по заряду иона. Здесь всего две категории:

• аниониты – иониты с отрицательно заряженным ионами (ОН-, Сl- и др.);
• катиониты – иониты с положительно заряженными ионами (Na+, Н+ и др.) .

Аниониты имеют сильную или слабую основу. В первом случае обмен происходит при любом кислотно-щелочном балансе, а во втором только при рН не выше 6. Сильноосновные катиониты диссоциируют при любом значении рН (0-14), слабоосновные – до 7.

ПРО ФАСОВКУ И ИОНООБМЕННУЮ ЕМКОСТЬ

Материалы выпускаются в солевых или смешанно-солевых формах, так же есть продукты, которые сразу переведены в рабочую форму. Они используются в пищевой, фармацевтической, медицинской промышленности, на атомных электростанциях. Можно подобрать готовую смесь, которая подойдет для использования в фильтрах смешанного действия.

Для удобства перевозки и доставки фильтрующие загрузки пакуются по стандартному весу и продаются определенными объемами. Важная характеристика для смол – это ионообменная емкость, которая делится на весовую, объемную и рабочую. Весовая и объемная – стандартные показатели, они определяются в лабораториях по отработанным методикам. На готовой продукции эти сведения указываются в паспортных данных.

Рабочая ионообменная емкость не измеряется в лаборатории. Она зависит от геометрических размеров слоя смолы и от данных фильтрации в целом: уровень регенерации, скорость потоков, концентрация растворенных веществ в воде, желаемые показатели очистки. Производители фильтрующих сред для умягчения воды по результатам многочисленных исследований создают смолы, которые будут подходить к разным требованиям водоочистки.

Помните, что ионообменная смола решает только проблему, связанную с повышенной жесткостью воды. Будет весьма наивно использовать ее для очистки жидкости от других примесей или загрязнений. Если эффекта умягчения недостаточно, то можно повторно прогнать воду через фильтр. Однако при каждой очистке увеличивается концентрация натрия, большое значение которой является опасным для человеческого организма.