Ионный обмен

 

Метод ионного обмена является современной и эффективной технологией очистки воды. Он применяется для умягчения, частичного или глубокого обессоливания воды во многих отраслях промышленности. На сегодняшний день наличие разнообразных ионообменных материалов (смол) позволяет осуществлять очистку вод различного химического состава с высокой эффективностью.

Промышленное применение ионного обмена

Водоподготовка - умягчение воды (удаление ионов кальция и магния, тяжелые металлы); обессоливание (удаление катионов и анионов)

Фармацевтика - очистка и разделение белков, аминокислот и других биомолекул.

Металлургия - извлечение ценных металлов из промышленных процессов (добыча золота и урана); очистка электролитов.

Атомная энергия - очищение охлаждающей воды и переработка радиоактивных отходов.

Пищевая промышленность – обесцвечивание растворов сахара; осветление фруктовых соков, удаление кофеина из чая и кофе и др.

Восстановление окружающей среды – удаление из грунтовых вод тяжелых металлов, радионуклидов и органических загрязнителей.

Основы ионного обмена

Сущность ионного обмена заключается в способности специальных материалов (ионитов) к обмену ионами с электролитами. Иониты представляют собой твердые нерастворимые высокомолекулярные вещества, которые, благодаря наличию в них функциональных ионогенных групп, способны к ионизации в растворах и к реакциям ионного обмена.

Другими словами, иониты способны поглощать из раствора положительные или отрицательные ионы в обмен на эквивалентные количества других ионов, содержащихся в ионите, имеющих заряд того же знака. По природе ионогенных групп иониты разделяются на аниониты, катиониты и амфолиты. Способность ионитов к обмену ионами с раствором определяется их строением.

В процессе Н-катионирования происходит извлечение всех катионов, находящихся в воде, а в процессе Na-катионирования происходит извлечение из воды катионов жесткости (умягчение). Применение такой воды для энергетического или энерготехнологического оборудования обеспечивает отсутствие на его поверхностях нагрева накипи и отложений жесткости.

Анионированию подвергается вода, как правило, уже прошедшая предварительное Н-катионирование. В процессе анионирования происходит обмен анионов на гидроксид-ион. Сочетание Н-катионирования и ОН-анионирования в одну или несколько ступеней приводит к удалению из воды растворенных солей (обессоливанию воды). Обессоленная вода используется в качестве подпиточной для барабанных и прямоточных котлов высокого и сверхкритического давления перегретого пара. 

Поскольку реакции ионного обмена обратимые, то для многократного использования ионообменных материалов для восстановления поглотительной (сорбционной) способности проводится регенерация, при которой регенерирующий раствор вытесняет сорбированные ионы, восстанавливая рабочую емкость поглощения.

Регенерацию ионита в фильтрах можно проводить несколькими способами, которые отличаются друг от друга направлениями потоков обрабатываемой воды и регенерационного раствора. При совпадении направлений этих потоков, подаваемых обычно сверху вниз, регенерацию называют прямоточной (фильтры ФИПа). При противоточной регенерации регенерационный раствор подается в направлении, противоположном потоку обрабатываемой воды, при этом наиболее полно регенерируются выходные (по воде) слои ионита (фильтры ФИПр). Это позволяет не только сохранить постоянное значение остаточной концентрации ионов в фильтрате, но и получить фильтрат более высокого качества при сниженных избытках регенерирующего агента и, следовательно, меньших объемах сточных вод. Эффективная противоточная технология позволяет сократить число ступеней очистки воды за счет повышения качества фильтрата.

Компания «ТЭХ-Групп» проводит работы по реконструкции и техническому перевооружению водоподготовительных установок. В своих проектах мы применяем технологии, основанные на принципе противоточной регенерации:

 - противоточная технология ионного обмена с противодавлением;

 - противоточная технология ПЬЮРОПАК в фильтрах с зажатым слоем (наиболее эффективна).

Основное требование при реализации технологии противоточного ионирования – слой ионита должен оставаться неподвижным (быть в зажатом состоянии) как во время рабочего цикла, так и в период регенерации. «Зажатие слоя» и его неподвижность обеспечивается заполнением ионообменной смолой всего объема фильтра. Взрыхляющая промывка перед регенерацией исключается.

Регенерации проводятся в обычном штатном режиме, с необходимыми концентрациями и объемами регенерирующих растворов, с соблюдением скоростей их движения и этапов поднятия концентраций при необходимости.

В системе Пьюропак устанавливается циркуляция очищенной воды в процессе быстрой отмывки смолы после регенерации, а также в условиях снижения количества выдаваемой воды потребителю, при этом не допускается оседание смолы в фильтрах.   

Циркуляция позволяет регулировать производительность установки от 0 до 100 %.

Для ежегодной взрыхляющей отмывки смолы применяется емкость для специальной выносной взрыхляющей отмывки смолы. Смолы отмываются от взвесей и загрязнений, поступающих с регенерационными растворами. 

При внедрении противоточной технологии наши инженеры-технологи рекомендуют использовать монодисперсные ионообменные смолы с размером гранул 0,5-0,6 мм и коэффициентом однородности не более 1,2; повышенной механичной прочностью, осмотической стабильностью и химической стойкостью.

Наша компания является официальным дистрибьютором высококачественных ионообменных смол PUROLITE, SUNRESIN, и мы можем подобрать для вас тип и марку смолы, ориентируясь на конкретные условия вашего предприятия по оптимальным ценам.

Свяжитесь с вашим персональным менеджером по телефону +7 (8482) 27-00-48 или отправьте свой запрос по адресу: info@teh-g.ru