Методы очистки воды: ионный обмен

Суть метода

Химическая реакция: обмен ионами между специальным веществом (ионитом) и растворенными в воде примесями.

Ионообменная очистка воды проводится в два этапа. Вначале жидкость проходит через катионообменный (для положительных ионов) фильтр. В нем удаляются ионы металлов — магния, калия, железа и др. Далее следует анионообменный фильтр (для отрицательных ионов), в котором происходит очистка воды от ионов хлора, фтора, нитрат-ионов и т. д. В результате получается вода с нейтральным pH и слабой минерализацией, пригодная для питья.

Достоинства

• Сохраняется минерализация воды, в отличие от системы обратного осмоса
• Степень чистоты воды позволяет использовать ее для бытовых и промышленных нужд
• Возможна селективная очистка.

Недостатки

• Снижение эффективности с повышением минерализации исходной воды
• Необходимость восстановления ионообменной способности наполнителя фильтров или замены картриджа.

Применение

Ионный обмен как явление был известен еще в XIX веке. Однако для очистки воды этот метод стал широко использоваться лишь после изобретения ионообменных смол — твердых полимеров, значительно повысивших эффективность реакции.

Системы ионообменной очистки воды используются и в промышленности, и быту. Промышленное их применение включает в себя:

• смягчение воды в теплоэнергетике
• выделение металлов в гидрометаллургии
• очистку сточных вод
• очистку различных веществ в химической промышленности
• очистку воды в пищевой промышленности
• и др.

В быту такие системы применяются главным образом для смягчения воды. В этом случае ионы магния и кальция (соли которых и придают воде жесткость) замещаются ионами натрия.

Бытовая установка состоит из:

1. Фильтра предварительной очистки
2. Ионообменного фильтра с ионитом в прочном корпусе
3. Угольного фильтра
4. Блока управления
5. Бака с восстановителем (поваренной солью).

Фильтр предварительной очистки задерживает крупные частицы. Ионообменный фильтр выполняет основную фильтрацию, угольный — очищает воду от газов и органических веществ. Блок управления нужен для корректной работы системы, в том числе для своевременного восстановления ионита. Это происходит в автоматическом режиме — раствор поваренной соли поступает в ионообменный фильтр и «перезаряжает» его. В более простых системах используются одноразовые картриджи.

Производительность установки может достигать нескольких кубических метров воды в час. Промышленные системы отличаются от бытовых главным образом размерами.

Ионообменная смола — наполнитель ионообменного фильтра. Источник фото: wikimedia.org

Характеристики бытовой системы ионообменной очистки

Качество воды: ★★★★★
Степень очистки: ★★★★☆
Производительность: ★★★★☆
Экономичность: ★★★☆☆
Стоимость: ★★★★★
Сложность: ★★★★★
Распространенность: ★★★☆☆