Скачать презентацию Умягчение воды методом Доннана Умягчение воды методом Скачать презентацию Умягчение воды методом Доннана Умягчение воды методом

физ-хим .pptx

  • Количество слайдов: 11

Умягчение воды методом Доннана. Умягчение воды методом Доннана.

Умягчение воды методом натрий-катионирования В практике водоподготовки метод ионного обмена, в частности, натрий-катионирование, успешно Умягчение воды методом натрий-катионирования В практике водоподготовки метод ионного обмена, в частности, натрий-катионирование, успешно используется для умягчения воды, т. е. удаления из нее катионов кальция Ca 2+ и магния Mg 2+. Он получил широкое распространение благодаря высокой эффективности и скорости фильтрации, доступности реагента для регенерации. Источник

 Среди множества способов борьбы с накипью, при которых используют термический, реагентный методы, метод Среди множества способов борьбы с накипью, при которых используют термический, реагентный методы, метод ионного обмена, диализ, магнитная обработка или их комбинации, наиболее распространенным в настоящее время является замещение ионов Ca 2+ и Mg 2+ на безвредные Na+ и H+, получивший название натрийкатионирования. В основе метода лежит способность фильтрующего материала ионита забирать из воды определенные ионы в обмен на эквивалентное количество собственных противо ионов. Ионообменная смола состоит из зерен, в состав которых входят функциональные группы (матрицы), удерживающие катионы с более низкой динамической активностью, чем ионы, предполагаемые к удалению из раствора электролита (воды). При попадании в раствор частицы ионита впитывают воду и разбухают, приходя в рабочее состояние. Процесс ионного обмена протекает вследствие разности концентраций воды внутри и снаружи зерна смолы, которое в данном случае выступает в качестве мембраны.

Из всего объема химических элементов и соединений, проникающих в зерно, задерживаются в нем только Из всего объема химических элементов и соединений, проникающих в зерно, задерживаются в нем только те, которые смогли вступить в прочную связь с функциональной группой. Этим и объясняется многообразие вариантов фильтрационной загрузки и ее специализация, т. е. эффективность использования по отношению к тем или иным примесям.

 На рис. 1 показан ряд активности некоторых металлов и соединений, участвующих в процессе На рис. 1 показан ряд активности некоторых металлов и соединений, участвующих в процессе ионного обмена. Поскольку натрий обладает наименьшими показателями, именно он обычно входит в состав функциональной группы катионита, используемого для умягчения воды. Ионы диффундируют через мембрану до тех пор, пока не установится электрохимическое равновесие. После чего начинается фаза т. н. «проскока» в фильтрат катионов жесткости. Данная стадия продолжается до момента уравнивания жесткости фильтрата с жесткостью исходной воды. На наружной поверхности омываемой частицы ионообменной смолы в процессе фильтрации образуется тонкая водяная пленка.

Скорость диффузии зависит, в свою очередь, от нескольких факторов : 1. Структура зерна Важную Скорость диффузии зависит, в свою очередь, от нескольких факторов : 1. Структура зерна Важную роль в ионообменном процессе играет отношение площади обменной поверхности к размеру зерна. В компактных частицах ионный обмен протекает на поверхности (экстрамицеллярный обмен), что повышает скорость фильтрации, но ограничивает площадь обменной поверхности. В частицах с развитой структурой и диаметром пор, превышающим размер гидратированных катионов, ионный обмен происходит как на внешней, так и на внутренней поверхностях (интермицеллярный обмен). Это замедляет фильтрацию, зато позволяет обойтись меньшим количеством катионата за счет более полноценного использования. В зависимости от размера пор выделяют следующие виды катионитов: изопористые (смола с однородной структурой), макропористые (представляют собой губчатую структуру с диаметром пор, превышающим молекулярный размер) и гетеропористые (это гелевидная структура с небольшими порами). Оптимальным размером принято считать размеры зерен 0, 3– 1, 5 мм

 2. Химический состав зерна. Ассимиляция различных катионов из электролита функциональной группой ионообменной смолы 2. Химический состав зерна. Ассимиляция различных катионов из электролита функциональной группой ионообменной смолы зависит от фракционного состава загрузки. Катиониты подразделяются на минеральные и органические, которые, в свою очередь, могут иметь естественное или искусственное происхождение. Матрица может содержать амины, оксиды, гидроксиды, карбонаты, силикаты; сульфатные, фосфорные, фенольные, карбоксильные группы; природные минералы и другие соединения. Ионообменная смола состоит из однотипных (монофункциональные) или различных (полифункциональные) матриц. Подвижные заряды групп могут иметь как положительный, так и отрицательный заряд. В первом случае смола обладает катионообенными свойствами, во втором — анионообменными

 3. Температура исходного раствора. С одной стороны, повышение температуры обрабатываемой воды способствует снижению 3. Температура исходного раствора. С одной стороны, повышение температуры обрабатываемой воды способствует снижению ее вязкости, что улучшает кинетику ионообмена. С другой стороны, нагрев в сочетании с высокой щелочностью или кислотностью может приводить к пептизации (превращении в коллоидный раствор) катионита, в результате чего он теряет способность к ионному обмену. Универсальной рекомендацией в данном случае может служить соблюдение предписаний, касающихся диапазонов температуры и p. H фильтруемой среды, поскольку для каждого материала они могут значительно различаться

 4. Содержание механических примесей. Взвешенные частницы, содержащиеся в фильтруемой воде, могут загрязнять и 4. Содержание механических примесей. Взвешенные частницы, содержащиеся в фильтруемой воде, могут загрязнять и блокировать диффузные пути зерен ионита, снижая его фильтрующую способность. Это накладывает определенные ограничения на качество исходной воды: содержание взвеси не может превышать 8 мг/л, а цветность — 30 °. Поэтому в системе водоподготовки ступень умягчения ставят после механической фильтрации. 5. Скорость протока. Толщина обволакивающей частицу ионита водяной пленки тем тоньше, чем выше скорость протока. А она, в свою очередь, связана с давлением воды на входе, а также размером зерен смолы