Методы опреснения воды

Метод ионного обмена

Основан на прохождении воды через слой специальных веществ - ионообменных смол (иониты).

Иониты - твердые высокомолекулярные соединения, содержащие в своем составе фиксированные и подвижные ионы, способные обмениваться на ионы, находящиеся в водном растворе. Иониты делятся на катиониты, применяемые для извлечения катионов и аниониты - обмен анионов.

Этот метод может быть использован для умягчения воды, обессоливания (деионизации). Также применяется для извлечения токсичных катионов тяжелых и цветных металлов и сточных вод.

Аниониты - это вещества, содержащие гидроксилфенольную группу

( , , )

Катиониты - вещества, содержащие в своем составе активные группы:

первичные аминогруппы, ;

вторичные аминогруппы, ;

третичные аминогруппы, ;

Обмен ионами в анионитах:

R - радикал с большим ионным весом.

Обмен ионами в катионитах:

В качестве катионита используют искусственно полученные смолы на основе стирола.

– стирол термостоек (t=120° - 140°), хранится под слоем воды. Но смолы очень дорогие.

Реакции обмена катионитов:

При катионировании происходит обмен всех катионов, находящихся в воде, на катионы водорода или натрия и т.д.

Реакции обмена анионитов:

Обессоливание с помощью смол производится чаще по схеме: катионит-анионит.

Пусть вода содержит .

Обессолить ее:

Получается подкисленная вода, которую пропускают через анионит:

Полнота обессоливания этим методом зависит от скорости фильтрации и объемной емкости ионитов.

Иониты поглощают одновалентные ионы до тех пор, пока в них не замещены ионы и на другие ионы. После этого иониты подвергают регенерации. Регенерация катионита заключается в следующем: через слой отработанного катионита пропускают раствор или до тех пор, пока не будут замещены все катионы металлов в катионите на ионы водорода.

В настоящее время имеются установки, способные перерабатывать более 2 млн. воды за сутки. Вода, прошедшая через такие ионообменники близка к дистиллированной, но обходится в несколько раз дешевле , полученной перегонкой.

После регенерации производят отмывку избыточной кислоты чистой обессоленной водой до нейтральной реакции.

Аниониты регенерируются 3-5% раствором NaОН.

Регенерация щелочью проводится до тех пор, пока анионы кислот

полностью не будут замещены на ионы . После этого фильтр

промывается и включается в общую схему водоподготовки.

Экономически по методу ионного обмена целесообразно перерабатывать воду с содержанием 1,5 г/л солей.

Ионирование может выполнять две функции:

а) Только катионирование - умягчение воды;

б) Катионирование и анионирование - обессоливание воды.

Электродиализ

Процесс удаления из растворов поляризованных веществ путем переноса их через мембрану в поле постоянного электрического тока, В такой системе возникает направленное движение ионов растворенных солей, а также ионов и , причем катионы движутся к катоду, анионы - к аноду.

На катоде:

Анодные реакции:

Для предотвращения переноса ионов и образующихся по реакциям, электродиализатор разделяют на отсеки с помощью специальных мембран, проницаемых только для катионов или только для анионов (рис.1.1).

1 – катионитовая мембрана;

2 – анионитовая мембрана;

Расход электроэнергии на 1 воды Q=96500