Самый распространенный метод умягчения воды – натрий-катионирование. Метод основан на способности ионообменных материалов обменивать ионы кальция и магния на ионы других веществ, не образующих накипь на теплонапряженной поверхности (трубные экраны котлов, теплообменники, поверхности жаротрубных котлов). Веществ таких немало, но в связи с доступностью и относительной дешевизной хлорида натрия именно он был выбран в качестве реагента для регенерации катионита.
Механизм умягчения следующий:
Реакции обмена ионами (R – комплекс катионита, упрощенно называемый анионитной частью катионита):
2 NaR + Ca(HCO3)2 ↔ CaR2 + 2NaHCO3;
2 NaR + Mg(HCO3)2 ↔ MgR2 + 2NaHCO3;
2 NaR + CaCl2 ↔ CaR2 + 2NaCl;
2 NaR + MgSO4 ↔ MgR2 + Na2SO4;
2 NaR + CaSiO3 ↔ CaR2 + Na2SiO3,
Уравнения реакций с солями MgCl2, CaSO4 и MgSiO3 аналогичны уравнениям, указанным выше, соответственно. Замена ионов кальция и магния ионом натрия гарантирует отсутствие накипеобразований на греющих поверхностях котлов и теплообменников. По мере пропускания воды через слой катионита количество ионов натрия, способных к обмену, уменьшается, а количество ионов кальция и магния, задержанных на смоле, возрастает, то есть катионит «истощается». Тогда его следует регенерировать – пропустить через слой катионита раствор хлорида натрия, и обменная способность катионита восстанавливается. Процессы ионного обмена обратимы. Поэтому если в воде ионов натрия становится все больше и больше по сравнению с количеством ионов кальция и магния, то процесс поглощения ионов Ca2+ и Mg2+ замедляется, то есть все больше сдвигается в левую сторону реакций и может быть изображен так:
CaR2 + 2Na+ ↔ 2NaR + Ca2+;
MgR2 + 2Na+ ↔ 2NaR + Mg2+
Ионы Na+, Ca2+ и Mg2+ названы противоионами.
Состав фильтра-умягчителя:
Напорный фильтр-умягчитель состоит из следующих компонентов:
- Напорный корпус фильтра, выполнен из композитного материала.
- Для загрузки фильтра используется ионообменная смола — это сильнокислотный катионит большой емкости. Представляет собой твердые сферические гранулы c оттенками цвета от желто-золотистого до темно-коричневого.
- Водоподъемная труба необходима для распределения потока воды от клапана управления до нижней распределительной системы.
- Автоматический управляющий клапан, состоит из микроконтроллера, который программируется на заданные параметры фильтрации – после очистки заданного объема воды или в определенное время дня фильтр проводит заданные циклы регенерации.
- Емкость для хранения и приготовления раствора соли для регенерации фильтра. Автоматически заполняется водой в процессе регенерации. Из ручных операций – необходимо следить за наполнением бака таблетированной солью.
- Подводящий трубопровод выполняется из инертных материалов (полипропилен или нПВХ).
- Отводящий трубопровод выполняется из инертных материалов (полипропилен или нПВХ).
- Трубопровод сброса промывных вод выполняется из инертных материалов (полипропилен или нПВХ).
- Таблетированная соль для регенерации фильтра.
- Нижняя распределительная система – необходима для равномерного распределения потока воды по всей площади фильтрации
- Слой подложки из гравия – необходим для равномерного распределения потока воды по всей площади фильтрации, а также препятствует вымыванию смолы из фильтра.
Требования к исходной воде для гарантированной очистки:
|
Рабочий диапазон, ед. рН |
3 – 10 |
|
Рабочая температура, °С |
50 |
|
Жесткость общая, мг-экв/л |
до 10 * |
|
Суммарное содержание железа, мг/л |
до 0,3 * |
|
Суммарное содержание марганца, мг/л |
до 0,1 * |
|
Мутность, глина, суглинки |
отсутствие |
|
Перманганатная окисляемость, мг(о)/л |
до 5 * |
|
Сероводород |
отсутствие |
|
Сульфиды (по H2S) |
отсутствие |
|
Концентрация свободного хлора, мг/л |
до 0,5 * |
|
Углекислота CO |
отсутствие |
|
Нефтепродукты |
отсутствие |
|
Коллоидная кремниевая кислота |
отсутствие |
|
Давление, атм. |
2,5 – 6,0 |
* - В случае превышения показателей анализа воды выше указанных требуется дооснащать систему дополнительными технологическими узлами, которые расчитываются по запросу.





