Что такое ионообменная система и как она работает?

Очистка воды — это процесс, который включает в себя удаление различных типов загрязняющих веществ из воды, которая используется в вашем доме или требуется вашему промышленному предприятию. Когда вы пытаетесь очистить воду, существует множество методов и методов, которые можно использовать для фильтрации воды и эффективного удаления загрязняющих веществ. Одна из таких обработок включает использование системы ионного обмена. Процесс ионного обмена, используемый в этой системе, помогает смягчить воду, удаляя ионы магния и кальция из жесткой воды.
Этот процесс также широко используется для удаления дополнительных загрязняющих веществ из воды с помощью таких процессов, как дезинфекция и деионизация. Химический процесс ионного обмена работает путем удаления растворенных ионных загрязнителей из воды. Эти ионы заменены на более качественные, которые не ухудшат качество вашей воды. Умягчители воды очень похожи на ионообменные системы, поскольку обе системы могут удалять из воды ионы магния и кальция. Однако системы ионного обмена, как правило, более комплексны и способны также избавляться от дополнительных загрязняющих веществ.
Чтобы лучше понять, как работает система ионного обмена, важно знать, что существует два разных типа ионов, которые включают анионы и катионы. Анионы — это отрицательно заряженные ионы, а катионы — это положительно заряженные ионы. Процесс ионного обмена будет происходить между жидкостью и твердым телом. В то время как жидкость всегда представляет собой воду, твердое вещество может быть либо цеолитом, либо полимерным материалом. Имейте в виду, что полимерные материалы можно заряжать только в течение определенного периода времени.
Когда обмен ионов больше невозможен, смолу необходимо перезарядить. Смолы можно должным образом перезаряжать соляной кислотой или хлоридом натрия. В процессе катионного обмена любые положительно заряженные ионы, соприкасающиеся со смолой, будут заменены другими положительно заряженными ионами, находящимися на поверхности смолы. Эти ионы обычно представляют собой ионы натрия. Что касается процесса анионного обмена, то произойдет такой же обмен, в результате которого в воду будут помещены более здоровые отрицательно заряженные ионы. Загрязняющие вещества, такие как фторид и нитрат, заменяются хлоридом. В этой статье вы найдете всестороннее представление об ионообменных системах и о том, как они работают.

Основные выводы:

• Система ионного обмена работает, удаляя дополнительные загрязняющие вещества, такие как магний и кальций, чтобы помочь смягчить воду.
• Понимание различных типов смол и цеолитных материалов поможет вам лучше понять процесс ионного обмена.
• Чтобы найти идеальную систему ионного обмена, пожалуйста, ознакомьтесь с решающими факторами, участвующими в процессе.

Как удалить ионные загрязнения

Растворенные ионные загрязнители удаляются из воды с помощью простого процесса ионного обмена. Для этого процесса обмена требуется жидкость и твердое вещество, последнее из которых может быть либо полимерным материалом, либо цеолитом. Если в приобретаемой вами системе в качестве основного твердого вещества используется цеолит, важно понимать, что цеолиты представляют собой затвердевшие минералы, состоящие из соединений кремния и алюминия. Когда происходит процесс, любые ионные загрязнители в воде заменяются более качественными ионами, которые прилипают непосредственно к полимерному материалу.
Процесс обмена может быть сосредоточен на анионах и катионах. Когда из вашей воды удаляются положительно заряженные катионы, они заменяются лучшими катионами, такими как натрий. То же самое верно и для процесса анионного обмена. Во время этого процесса загрязняющие вещества, такие как мышьяк, нитраты, сульфаты и фториды, заменяются более качественными ионами хлорида. Имейте в виду, что любые вещества, которые не считаются ионными, не могут быть удалены с помощью процесса ионного обмена. Это относится к таким веществам, как бензол. Если вам нужно удалить дополнительные загрязняющие вещества из воды, вам доступно множество других методов фильтрации.

Ионный обмен в питьевой воде

Процесс ионного обмена становится все более распространенным для обработки питьевой воды. Чтобы удалить некоторые наиболее опасные загрязнители из питьевой воды, системы ионного обмена, которые используются для очистки питьевой воды, были оснащены уникальными смолами, способными эффективно очищать такие загрязнители, как уран и перхлораты.
Существует множество смол, которые можно использовать при очистке питьевой воды, включая смолу с сильным анионом/сильным основанием. Эта особая смола полезна для удаления перхлоратов и нитратов из воды. Также можно получить гранулы смолы, которые можно правильно использовать для смягчения воды. Когда это происходит, шарики смолы должны быть в состоянии удалить весь магний и кальций, содержащиеся в воде. Бывают также случаи, когда железо можно удалить из воды путем умягчения воды.

Ионообменные смолы

В ионообменной системе можно использовать три отдельных типа смол, в том числе:

Катионные смолы
Анионные смолы
Специальные смолы

При выборе системы катионной смолы можно получить смолу со слабокислотным катионом или сильнокислотным катионом. Эти системы могут быть использованы для умягчения воды, деминерализации и декальцинации. Различные загрязнения, которые можно удалить с помощью катионитов, включают:

Железо
Кальций
Хром
Марганец
Натрий
Магний
Стронций

Что касается анионных смол, системы, в которых используются эти смолы, могут содержать анион слабого основания или анион сильного основания. Смолы, в которых используются анионы сильных оснований, могут способствовать деминерализации. С другой стороны, смолы со слабыми основными анионами могут использоваться для абсорбции кислот. Типы загрязнений, которые можно удалить с помощью анионных смол, включают:

Мышьяк
Уран
Карбонаты
Цианид
Хлориды
Нитраты
Фтор
Сульфаты
Кремнезем

Специальные смолы обычно используются в промышленности, а это означает, что они обычно дороже стандартных смол. Если вы приобретете хелатирующую смолу, вы сможете удалить металлы, содержащиеся в разбавленных растворах. Эти металлы могут включать ртуть и кобальт. Также можно использовать магнитную ионообменную смолу, чтобы избавиться от любого природного органического вещества, присутствующего в питательной воде.
Как упоминалось ранее, смолы необходимо будет время от времени регенерировать. Материалы, которые используются для смолы, можно использовать для обмена ионами только в течение определенного периода времени. Когда процесс ионного обмена больше не работает должным образом, смолы можно регенерировать серной кислотой, хлоридом натрия, гидроксидом натрия или соляной кислотой.
Имейте в виду, что общая эффективность вашей системы ионного обмена при использовании для очистки воды может быть ограничена множеством проблем. Эти проблемы включают возможность загрязнения смолой, образования минеральных отложений и засорения поверхности. Чтобы смягчить эти проблемы и повысить эффективность вашей системы ионного обмена, рассмотрите возможность использования процессов предварительной обработки, таких как химические вещества или фильтрация.
Индустрия ионообменных систем находится на подъеме, что в основном вызвано потребностью в эффективной ионообменной смоле. В 2014 году эта отрасль принесла около 1,54 миллиарда долларов. Однако ожидается, что к 2022 году он вырастет до чуть менее 2,5 миллиардов долларов, что указывает на рост на шесть процентов за этот период времени. Причины повышенного спроса включают растущий рынок атомной энергии и ужесточение экологических норм, касающихся качества воды.

Понимание базовой системы ионного обмена

Прежде чем купить ионообменную систему, важно понять, что обычно входит в состав одной из этих систем. Ионообменная система премиум-класса будет включать в себя такие компоненты, как:

- Материал смолы — это может быть катионная смола, анионная смола или специальная смола.
- Впускная распределительная система - область системы, через которую проходит вода.
- Система распределения регенерата - часть системы, в которой находится регенерирующий химический раствор, который используется для восстановления емкости смолы.
- Удерживающие элементы - элементы, которые удерживают загрязнения, улавливаемые смолой.
- ПЛК, трубопроводы и регулирующие клапаны — эти элементы оборудования позволяют правильно управлять системой и обеспечивать ее бесперебойную работу.

Смола, которую вы используете, является наиболее важной частью выбранной вами ионообменной системы. Вещества и загрязнители, которые в настоящее время содержатся в вашей питьевой или питательной воде, будут определять размер, форму и фактический материал смолы. После того, как вы определили, какие загрязняющие вещества должны быть удалены из воды, вы можете определить, какая смола лучше всего подходит для вашей ситуации. В случае, если ионообменная система используется для промышленного применения, может потребоваться использование специальной смолы.
Хотя ионообменные системы не могут удалить все загрязняющие вещества из воды, они эффективны для избавления от любого загрязнителя, который считается ионом. Эти системы являются мощными и могут быть получены с несколькими различными смолами. Если вы хотите избавиться от ионов железа и кальция, вам нужно выбрать систему ионного обмена, оснащенную катионитом. С другой стороны, анионные смолы способны удалять карбонаты, хлориды, нитраты и многие другие загрязнения. Теперь, когда вы лучше понимаете, что делают эти системы и какие преимущества они вам предоставляют, вам должно быть проще определить систему, отвечающую вашим потребностям.