Ионообменные фильтры для очистки воды

Ионообменные фильтра Инженерные системы

Правильная структура воды – это важно и полезно для техники и лично для самого человека. Поэтому этот вопрос особенно часто встает у владельцев частных домов. Ведь качество воды в скважинах и в колодцах не редко оставляет желать лучшего, и рано или поздно необходимо решать эту проблему. И одним из эффективных способов решения этого вопроса является фильтрация за счет ионообменного фильтра. Это один из распространенных способов очистки воды от жесткости и железа для загородных домов и коттеджей.

Имейте ввиду, что прежде чем заниматься вопросом фильтрации следует иметь на руках результаты анализа воды. И уже на их основе принимать соответствующие выводы и выполнять дальнейшие действия.

Содержание
  1. Что такое ионообменный фильтр
  2. Назначение ионообменного фильтра
  3. Типы ионообменных фильтров
  4. Фильтр колонного типа
  5. Как проходит умягчение воды
  6. Как проходит регенерация ионообменной смолы
  7. Регенерация ионообменной смолы (видео)
  8. Как собрать ионообменный фильтр (видео)
  9. Сколько соли нужно засыпать в солевой бак
  10. Расчет расхода таблетированной соли и необходимого уровня воды в солевом баке для регенерации
  11. Советы эксплуатации солевого бака
  12. Ионообменный фильтр кабинетного типа
  13. Ионообменные картриджи для настольных и магистральных колб
  14. Что такое ионообменная смола
  15. Иониты – катиониты и аниониты
  16. Виды ионообменных смол
  17. Емкость ионообменной смолы
  18. Очистка ионообменной смолы от железа
  19. Скорость фильтрации и производительность ионообменной смолы
  20. Фильтроцикл ионообменной смолы
  21. Как работает ионообменная смола
  22. Принцип работы ионообменной смолы (видео)
  23. Чем вредна жесткая вода
  24. Вред железа в воде
  25. Что такое перманганатная окисляемость и ее вред
  26. Польза и вред ионообменной смолы.
  27. Есть ли вред от повышения концентрация натрия, в процессе работы фильтра?

Что такое ионообменный фильтр

Ионообменный фильтр – это система фильтрации, основанная на принципе обмена ионов между взаимодействующими материалами. И учитывая, что фильтрация выполняются на молекулярном уровне – это обусловливает высокую эффективность.

Стоит отметить, что фильтрация происходит за счет замещения. Не желаемые элементы удаляются путем их замещения на другие элементы.

Известно, что ионы способны менять структуру вещества, наделяя его новыми свойствами. На чем и основывается ионообменный метод очистки воды.

Например, жесткость воде в большинстве своем придают растворенные в ней соли магния и кальция, а ионный обмен регулирует их содержание и, соответственно, нормализует состав. В итоге минеральные соли жесткости заменяются на другие химические структуры, и вода приобретает нужные свойства.

Говоря проще, ионы магния и кальция, формирующие жесткость воды –извлекаются из воды, а взамен их в воду добавляются замещающие их ионы натрия.

Ионизация жесткой воды
Ионизация жесткой воды

Назначение ионообменного фильтра

Умягчение и очистка воды – это основные задачи, которые решает ионообменный фильтр. В зависимости от фильтрующего материала (засыпки), ионообменные фильтры могут применяться для удаления солей жесткости (Ca и Mg), железа, марганца и тяжелых металлов, нитратов, аммония, кислот, солей кремния, органических соединений (окисляемость) и прочих загрязнений.

Типы ионообменных фильтров

Фильтр колонного типа

Схема ионообменного фильтра колонного типа
Схема ионообменного фильтра колонного типа

Популярный фильтр умягчитель воды для дома представляет собой вертикально устанавливаемые корпуса из прочного армированного стекловолокном пластика (колонна) и солевого бака. Внутри колонны находится ионообменная смола. Система управляется блоком управления. По сигналу встроенного таймера автоматический блок управления запускает режим регенерации смолы солевым раствором.

Блок управления барьер pro100 v3.4 и v1 (скачать инструкцию)

Для того, чтобы помимо смягчения воды происходил процесс очистки от железа требуется использовать специально предназначенную для этого смолу смешанного типа. Обязательно перед запуском установки следует ознакомиться с рекомендациями, которые дает производитель смолы.

Смола смешанного типа Ecomix
Смола смешанного типа Ecomix

 

Смола смешанного типа PROMIX
Смола смешанного типа PROMIX

Для непрерывного умягчения воды система может состоять из двух колонн-корпусов. В то время, как в одной идет процесс регенерации, другая работает в режиме фильтрации:

Как проходит умягчение воды

Технология умягчения воды на основе ионного обмена, а именно, на основе натрий-катионирования основывается на химических реакциях обмена ионами – т.е. одни ионы (в нашем случае – ионы, формирующие жесткость воды – кальций, магний) извлекаются из воды, а взамен их в воду «добавляются» ионы замещения. В случае с использованием Na-катионирования такими «замещающими» ионами становятся ионы натрия, не вызывающие эффекта «накипеобразования».

В виде набора химических реакций этот процесс можно выразить следующим образом:

(R в контексте рассматриваемых химических реакций представляет собой комплекс катионита, упрощенно называемый анионитной частью катионита) можно представить в виде следующих уравнений:

– 2NaR+ Ca(HCO3)2 ↔ CaR2 + 2NaHCO3– где гидрокарбонат кальция в процессе обмена преобразуется в гидрокарбонат натрия с фиксацией ионов кальция в матрице ионообменного материала;

– 2NaR+ Mg(HCO3)2 ↔ MgR2 + 2NaHCO3 – где гидрокарбонат магния в процессе обмена преобразуется в гидрокарбонат натрия с фиксацией ионов магния в матрице ионообменного материала.

 

Принцип умягчения воды
Принцип умягчения воды

Как проходит регенерация ионообменной смолы

Смола нуждается в периодической очистке, регулярность которой зависит от показателя загрязнённости пропускаемой воды и от интенсивности эксплуатации прибора.

По мере пропускания воды через слой катионита количество ионов натрия, способных к обмену, уменьшается, а количество ионов кальция и магния, задержанных в матрице катионита, возрастает, то есть емкость катионита «истощается».

Поэтому при возрастании в воде концентрации ионов натрия по сравнению с остающимся количеством ионов кальция и магния, процесс поглощения ионов Ca2+ и Mg2+ из воды замедляется, ионообменная смола начинает терять свои свойства.

Чтобы этого избежать и вернуть её в первоначальное состояние, следует провести регенерацию ионообменной смолы – пропустить через слой катионита реагент, который восстановит обменную емкость катионита – раствор хлорида натрия (обычной поваренной соли (хлористый натрий, NaCl)). Благодаря которой на здоровье человека и состоянии экологии не оказывается никакого отрицательного воздействия.

Процесс регенерации катионита может быть представлен следующим образом:

     – CaR2 + 2Na+ 2 NaR + Ca2+– происходит процесс обратного замещения накопленных ионов кальция ионами натрия;

     – MgR2 + 2Na+ 2 NaR + Mg2+– аналогичный процесс замещения, происходящий с ионами магния.

Повышение температуры ускоряют эти процессы, поэтому если есть возможность, рекомендуется нагревать умягчаемую воду и регенерирующий раствор до 35 – 45°С.

Таким образом, технология ионного обмена для умягчения воды представляет собой двунаправленный процесс, где сначала осуществляется замещение ионов кальция и магния, содержащихся в сырой (исходной) воде на ионы натрия, содержащиеся в матрице катионита.

Далее, во время регенерации, осуществляется обратный процесс замещения -«перезарядка катионита», а продукты регенерации в виде соединений хлоридов кальция и магния – вымываются вместе с регенерирующим раствором в дренаж. После регенерации фильтры-умягчители восстанавливают свои свойства.

Восстановление свойств фильтрующего реагента позволяет многократно использовать один фильтроэлемент. Однако, способность ионообменной смолы умягчать воду постепенно снижается, так как регенерация не возвращает ионообменной смоле все ее свойства на 100%.

Срок службы ионообменных материалов, определяется производителем, но в среднем он составляет от 4 до 7 лет, после чего необходимо осуществить замену катионита. А полностью выработанные катиониты подлежат утилизации.

Регенерация ионообменной смолы (видео)

В видео ниже раскрывается 5 режимов работы фильтра, среди которых также показан процесс регенерации ионообменной смолы:

Как собрать ионообменный фильтр (видео)

Сколько соли нужно засыпать в солевой бак

Во время работы после прохождения определенного количества воды смола расходует свой ресурс и её нужно восстановить. Для восстановления в системе используется таблетированная соль (обычно выпускается упаковками по 25кг), которая засыпается в солевой бак.

Солевой бак с солью наглядный вид

Если засыпать излишне много соли, она может слеживаться внизу солевого бака вплоть до образования солевой корки, которую достаточно трудно очистить. Поэтому, лучше засыпать половину или 3/4 бака и когда соль уйдет до четверти бака добавить ее снова до нужного уровня.

Нужно не допускать фильтру регенерироваться в отсутствии соли в баке. Её недостаток или отсутствие приводит к преждевременному необратимому истощению загрузки.

Соль должна быть хорошего качества, плотная, высокой степени очистки. Иначе она не будет растворяться должным образом, может развалиться и образовать солевую кашу. Эта «каша» слеживается и система через какое-то время не может приготовить себе правильный солевой раствор, поскольку вода практически не проходит через слой слежавшейся соли.

Расчет расхода таблетированной соли и необходимого уровня воды в солевом баке для регенерации

Нужное количество соли для приготовления раствора на одну генерацию рассчитывается исходя из количества смолы (зависит от объема колонны) и её нормы расхода соли на 1 литр смолы. Норма расхода может быть в диапазоне 100-150гр на 1 литр смолы (они могут отличаться в зависимости от смолы, её производителя).

Размеры колонн ионообменной системы
Размеры колонн ионообменной системы

Допустим расход соли указан 120гр/1л смолы. Размер колонны 1035. Требуемый объем смолы согласно инструкции производителя на эту колонну – 25л.

Соответственно соли для регенерации этого объема смолы требуется: 120гр/л*25л = 3000гр.

Полученный соляной раствор максимально может содержать около 300гр соли на 1л воды.

И отсюда рассчитывается сколько воды нужно заливать в бак для регенерации смолы: 3000гр/300гр=10л – нужно наливать в солевой бак для получения раствора на генерацию.

Ионообменная установка с солевым баком
Ионообменная установка с солевым баком

Для установки необходимого уровня воды в солевом баке в блоке управления задается время нужного наполнения воды в бак, и выставляется нужный уровень поплавкового выключателя внутри шахты. Например, в данном случае требуется 10л воды.

В блоке управления задается время доливки воды в бак, достаточное для набора 10 литров над фальшь дном.

Далее засыпаем в бак соль до тех пор, пока уровень воды не сравняется с уровнем соли. Это и будет уровень установки поплавкового выключателя. И поэтому совершенно не важно, что в баке может быть 25-30 кг соли. Если все отрегулировано правильно, то больше чем нужно соли на одну регенерацию израсходовано не будет.

Если же воды в солевом баке будет набираться больше требуемого объема, то и солевого раствора для одной регенерации будет больше – что является перерасходом соли.

Воды должно набираться ровно столько сколько необходимо на нужное количество соли. Меньше – плохо, больше – перерасход.

Стоит учитывать, что для растворения соли до нужной концентрации в воде требуется по крайней мере 2 часа

Советы эксплуатации солевого бака

  • Не стоит заполнять солевой бак полностью. Потому что под большим весом мокрые солевые таблетки раздавливаются и порошок соли скапливается на дне бака и плохо растворяется. Это приводит к засорам и солевым мостам.
  • Перед каждом добавлением очередного мешка соли следует убрать мусор из солевого бака, не допускать попадания песка, строительной пыли, ошметков от мешков в солевой бак.
  • Производить полную чистку солевого бака при каждом годовом обслуживании системы водоочистки
  • Проверять периодически герметичность трубки подачи раствора (солепровода) — хорошо ли затянута цанга.
  • Использовать только качественную таблетированную соль
  • Наклон солевого бака на бок позволит увидеть уровень воды в нем, когда уровень соли выше уровня воды.
  • Посмотреть уровень воды под толщей соли можно так же сквозь шахту поплавкового механизма, если снять с него крышечку.

Ионообменный фильтр кабинетного типа

Ионообменный фильтр кабинетного типа
Фильтры кабинетного типа – компактные моноблочные установки. В едином корпусе расположен баллон с ионообменной смолой, солевой бак и клапан управления. Кабинетный фильтр экономичен – расход сорбента на 50% экономнее по сравнению с колонными фильтрами. Вода после умягчения пригодна для питья и бытовых целей.

Небольшие габариты и приятный внешний вид позволяют устанавливать систему в любом месте, она неплохо вписывается в интерьер. Часто размещается прямо на кухне или в санузле.

Скорость очистки прибора достаточно высока, производительность в зависимости от модели составляет од 0,5 до 2,5 куб. м воды в час. У засыпных колонных фильтров-умягчителей аналогичный показатель выше, хотя размеры установки намного больше.

Схема ионообменной установки кабинетного типа
Схема ионообменной установки кабинетного типа

1 – фильтр предварительной очистки, механическая очистка от нерастворимых примесей размером до 10 мкм

2 – ионообменная установка кабинетного типа, обеспечивает очистку воды от растворенного железа и жесткости.

3 – фильтр глубокой очистки, угольный фильтрующий элемент

4 – фильтр питьевой доочистки воды, система обратного осмоса.

Ионообменные картриджи для настольных и магистральных колб

Для недорогой установки ионной фильтрации можно воспользоваться колбами с соответствующими картриджами. Их установка может производиться как в небольшой системе водоснабжения в целом так и на отдельных участках более большой системы.

Например, свое применение вполне могут найти фильтры настольные с так называемой системой “рядом с мойкой”. Можно устанавливать магистральные и аналогичные им системы под мойкой.

Фильтр с ионообменной смолой под раковину
Фильтр с ионообменной смолой под раковину

Что такое ионообменная смола

Ионообменная смола для умягчения

 

Ионообменные смолы — синтетические высокомолекулярные органические твердые нерастворимые в воде вещества с трехмерной гелевой и макропористой структурой, которые содержат отрицательно или положительно заряженные центры, способные притягивать ионы противоположного заряда из воды или раствора.

Внешне похожи на шарики диаметром от 0,2 до 1,2 мм.

Цвет ионообменной смолы может быть белым, желтым и коричневым, но в большинстве случаев это многообразные однотонные комбинации этих цветов.

Ионообменные смолы — это не химический реактив или реагент, а физическая среда в которой происходит ионный обмен.

Смола способна задерживать ионы различных примесей, меняя их на безопасные и безвредные ионы других веществ. Таким образом осуществляется ионный обмен – отсюда и обобщающее название этих смол – “ионообменные” или же “иониты”.

Иониты – катиониты и аниониты

Ионообменные смолы в зависимости от заряда задерживаемых и отдаваемых ионов делятся на 2 основных вида:

– Катионит (катионообменная смола )

– Анионит (анионообменная смола)

Катионит и анионит
1 – полимерная матрица
2 – ионные функциональные группы полимерной матрицы
3 – противоионы

Катиониты обменивают ионы с положительным зарядом. Наилучший пример: ионы кальция (Ca++) в воде обменивается на ионы натрия (Na+) на ионите. Делятся на сильнокислотные и слабокислотные.

Сильнокислотный катионит. Является самым распространенным видом ионообменной смолы. Сильнокислотные катиониты включают группу сульфоновой кислоты (HSO3¯). Работают в кислой, нейтральной и щелочной среде в диапазоне pH 0-14. Может нейтрализовать сильные основания и превращать нейтральные соли в их соответствующие кислоты. Максимально эффективен при полном удалении ионов жесткости.

Слабокислотный катионит. Характеризуется очень высокой ионообменной емкостью. Слабокислотные катиониты включают карбоксильные группы (-COOH). Работают в нейтральной и щелочной среде в диапазоне pH 6-14. Способны нейтрализовать сильные основания. Имеет высокую стойкость к окислению и механическую прочность. Максимально эффективен для работы с содержащими воду окислителями, такими как перекись водорода, хлор и т.д.

Структура гранулы ионита (катионита)
Структура гранулы ионита (катионита)

Аниониты обменивают ионы с отрицательным зарядом. Например, ион нитрата (NO3-) замещают гидроксид ионом (ОН-). Делятся на высокоосновные и низкоосновные.

Высокоосновные аниониты содержат четвертичные аммониевые группы. Работают в кислой, нейтральной и щелочной среде в диапазоне pH 0-14. Могут нейтрализовать сильные кислоты и превращать нейтральные соли в их соответствующие основания. Предназначен для деминерализации, деалкализации и обессоливания, помимо того, что они используются для удаления общего органического углерода (TOC) и других органических веществ.

Высокоосновной анионит бывает 2 типов:
Смолы типа I имеет три метильные группы. Смола типа I обладает большей стабильностью, чем смола типа II, и способна удалять больше слабоионизированных кислот;
Смолы типа II одна из метильных групп заменена этанольной группой. Смолы типа II обеспечивают большую эффективность регенерации и большую емкость для того же количества используемого химического реагента.

Низкоосновные аниониты содержат первичные, вторичные и третичные аминогруппы. Работают в кислой и нейтральной среде в диапазоне pH 1-7. Способны нейтрализовать сильные кислоты. Максимально эффективен для адсорбции кислоты, для удаления хлорида, сульфата, нитрата и других анионов, связанных с сильной кислотой.

Виды ионообменных смол

Виды ионообменных смол

Видов ионообменных смол огромное множество: для удаления железа, марганца, для удаления органики с помощью МИКСОВ (смесей), селективные смолы (которые удаляют в первую очередь конкретные элементы: нитраты, бор, кремний и т.д.).

В бытовых условиях ионообменные смолы в основном применяются для удаления солей жесткости (соли кальция, магния) путем натрий-катионирования. Этот процесс называется умягчением воды или ионным обменом, катионированием.

Именно на этих смолах мы остановимся подробнее, так как они работают за счет регенерации солью NaCl, что возможно сделать в бытовых условиях. Другие смолы нужно регенерировать агрессивными веществами, поэтому их применяют в основном на производствах. Есть смолы для глубокой очистки воды. Они работают на истощение. Их не регенерируют, а просто меняют смолу на новую.

При умягчении ионообменная смола (Na-катионит) забирает из раствора положительно заряженные ионы (диссоциированные соли) кальция, натрия, железа, марганца и т.д. и замещает их на катионы натрия. Таким образом мы избавляемся от проблем, которые возникают при использовании жёсткой воды

Хотя правильнее будет говорить не жёсткость, а концентрация жёсткости. Потому что в природной воде и в воде из-под крана (в любой воде, не прошедшей через специальные фильтры или специальную обработку) всегда есть какой-либо уровень жёсткости. Концентрацию жёсткости дают растворенные в ней соли. Накипь на чайнике — это отложения именно тех самых растворенных солей.

Многокомпонентная загрузка для удаления солей жесткости, ионов железа и марганца ECOMIX
Многокомпонентная загрузка для удаления солей жесткости, ионов железа и марганца ECOMIX
Многокомпонентная загрузка для удаления солей жесткости, ионов железа и марганца FeroSoft
Многокомпонентная загрузка для удаления солей жесткости, ионов железа и марганца FeroSoft

Выбор засыпного материала должен основываться на результатах анализа воды. Показатели качества воды не должны превышать допустимые нормы указанные в требованиях фильтрующего материала.

Следует обращать внимание на рекомендации, условия применения, настройки клапана управления – таких как продолжительность обратной/быстрой промывки и регенерации. В противном случае, могут возникнуть проблемы в качестве очистки.

Требования к качеству исходной воды
Требования к качеству исходной воды (смолы Ecomix)

Характеристики, рекомендации и требования по смоле Экомикс C:

Общие характеристики
Страна происхождения Европа
Назначение (материала) Микс
Условия применения
Рекомендованное давление 3-4 атм.
Температура (max) 40 С
Рабочая температура (max) 40 С
Реагент для регенерации NaCl
Расход соли на регенерацию (min) 100 г/л cмолы
Расход соли на регенерацию (max) 100 г/л cмолы
Концентрация NaCl (min) 8%
Концентрация NaCl (max) 10%
Высота слоя 500 мм
Высота слоя (max) 800 мм
Расширение слоя в режиме обратной промывки 40%
Рабочая скорость потока (max) 25 ОС*/час
Рабочая скорость потока (max) 25 м/час
Скорость потока при регенерации раст. NaCl (min) 3 м/час
Скорость потока при регенерации раст. NaCl (max) 5 м/час
Скорость потока при обратной промывке 15 м/час
Требования к качеству исходной воды
Общая жесткость (max) 25 мг-экв/л
Значение pH (min) 5
Значение pH (max) 9
Перманганатная окисляемость (min) 2 мгО2/л
Перманганатная окисляемость (max) 20 мгО2/л
Солесодержание (min) 100 мг/л
Солесодержание (max) 4000 мг/л
Содержание железа (max) 10 мг/л
Содержание марганца (max) 2 мг/л
Физические свойства
Влагосодержание (min) 55%
Влагосодержание (max) 80%
Размер гранул (min) 0.3 мм
Размер гранул (max) 4 мм
Емкость по окисляемости 0.8 гО2/л материала
Насыпная масса (max) 1 г/см3
Рабочая обменная емкость по железу (II) 1.1 мг/л
Рабочая обменная емкость по железу (общему) 1700 мг/л
Рабочая обменная емкость по солям жесткости 0.8 г-экв/л
Удельный вес 0.8 г/см3
Удельный вес (max) 1 г/см3
Физическая форма смесь зерен белого, светло и темно-коричневого, серого цвета
Технические характеристики
Объемная доля фракций 0,3-1,2 мм 80 – 90 %
Объемная доля фракций 2,0-4,0 мм 10 – 20 %
Режим работы
Продолжительность быстрой промывки (min) 15 мин
Продолжительность быстрой промывки (max) 20 мин
Продолжительность обратной промывки (min) 15 мин
Продолжительность обратной промывки (max) 20 мин
Продолжительность регенерации (min) 45 мин
Продолжительность регенерации (max) 65 мин
Скорость потока в режиме регенерации (min) 3 ОС*/час
Скорость потока в режиме регенерации (max) 5 ОС*/час
Скорость потока в режиме обратной промывки (max) 15 м/час
Стадии регенерации
Продолжительность обратной промывки (min) 15 мин
Продолжительность обратной промывки (max) 20 мин
Продолжительность регенерации (min) 45 мин
Продолжительность регенерации (max) 65 мин
Продолжительность быстрой промывки (min) 15 мин

*ОС-объем смолы

Ознакомительный каталог ионообменных смол Ecomix

Емкость ионообменной смолы

По своей сути, емкость ионообменной смолы сродни емкости аккумуляторной батарейки.

Ионообменная смола имеет некий запас натрия, который в процессе ионообменного обмена замещается ионами растворенных солей, тем самым снижая способность смолы забирать из воды растворенные вещества. Когда заканчивается натрий в смоле — прекращается и очистка, вода проходит через толщу смолы, не изменяя своих свойств.

Собственно этот запас натрия и определяет емкость смолы. Величина обменной емкости ионита зависит от числа активных групп на поверхности зерен, размера пор, углублений, каналов в его структуре. Кроме того, емкость ионообменной смолы может постепенно снижаться из-за засорения смолы окисленным железом и взвешенными веществами.

Очистка ионообменной смолы от железа

Ионный обмен может эффективно удаляет из воды соединения железа, однако ионообменные смолы чувствительны к присутствию в воде железа в трехвалентной форме. Трехвалентное железо часто содержится в исходной воде, появляется в результате реакций окисления и жизнедеятельности бактерий. Оно присоединяется к поверхности ионообменной загрузки, препятствуя ионному обмену. Кроме того, окисленное железо плохо вымывается из смолы, для восстановления ионообменных свойств обычной промывки и регенерации солевым раствором недостаточно.

Кроме того, что содержащиеся в воде бактерии становятся источником появления железа в трехвалентной форме, колонии железобактерий образуют биопленки. Проблема, связанная с обрастаниями, заключается в том, что биопленки покрывают внутреннее пространство фильтра, трубопроводного оборудования и поверхность ионообменной смолы. Биологические обрастания препятствуют ионному обмену и становятся причиной неприятного привкуса и запаха очищенной воды.

Если в водопроводной воде содержится двухвалентное железо, желательно каждые шесть месяцев применять доступный в продаже очиститель ионитов. А также по мере загрязнения, которое может проявиться снижением эффективности фильтрации даже после регенерации

Как было отмечено выше, промывка и регенерация не помогают в очистке смолы от железа. Для восстановления ионообменных свойств необходимо использовать дополнительные реагенты способные удалить железо, без потери качества загрузки. К примеру, реагент ФерроНет и Бактерицидный очиститель смолы (БОС).

Ферронет – это состав, состоящий из более, чем пяти химикатов: натрия гидросульфита, натрия метабисульфита, карбоната натрия, лимонной кислоты и других компонентов. Он способен очистить смолу, растворяя железо, которое легко вымывается в дренаж во время регенерации.

Ферронет для очистки смолы
Ферронет для очистки смолы

Ферронет  – токсичен! Опасен для детей. Дает бурную реакцию растворения в горячей воде с выделением большого количества едкого газа (сероводорода).

Упакован в белую 1л пластиковую канистру с хорошей крышкой. Можно хранить вскрытую упаковку. Гигроскопичен.

Ферронет нежелательно использовать для промывки многокомпонентных загрузок

Бактерицидный очиститель смолы (БОС). Используется для очистки многокомпонентных загрузок от железа. Основой для БОС является ортофосфорная кислота. Он рекомендуется для использования при наличии в воде микроорганизмов, в том числе железобактерий. Жидкий реагент добавляется в солевой раствор вручную или автоматически с помощью специального дозатора, устанавливаемого в бак с солевым раствором. Реагент воздействует на окисленное железо и микроорганизмы, очищая смолу от железа, ржавчины и биообрастаний.

Очиститель бактерицидный для смолы от железа Гейзер
Очиститель бактерицидный для смолы от железа Гейзер

Скорость фильтрации и производительность ионообменной смолы

Чтобы произошел ионообменный процесс необходимо время. Чем грязнее вода, чем больше в ней растворенных веществ, тем медленнее она должна проходить через смолу для хорошей очистки.

Казалось бы, гранулы ионообменной смолы – это гладкие шарики, но на самом деле их поверхность пористая. Стенки этих пор тоже являются рабочей поверхностью, на которой закреплен натрий, способный к обмену с кальцием и другими катионами. Чем мельче фракция смолы — тем больше ее рабочая поверхность и, соответственно, скорость обмена больше. А значит большее количество ненужных нам растворенных веществ задержится в смоле. Но при этом, чем смола мельче, тем хуже ее дренажные свойства, а значит скорость фильтрации воды будет ниже.

Фильтроцикл  ионообменной смолы

Выбирая фильтр для очистки жесткой воды, нужно обязательно обратить внимание на ресурс умягчающего фильтроэлемента. Производители фильтров рассчитывают работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенерацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения качества очистки.

Последовательность стадий насыщения и регенерации ионообменной смолы называется фильтроциклом. Проще говоря — фильтроцикл — это количество полученной чистой воды между регенерациями.

Как работает ионообменная смола

  1. На поверхности каждой гранулы сосредотачивают электрический заряд с отрицательным и положительным знаком. Катионит имеет на поверхности большое количество отрицательно заряженных точек.
  2. Согласно уравнению равновесия ионообмена, эти отрицательно заряженные точки уравновешиваются положительно заряженными ионами раствора воды.
  3. При прохождении раствора воды через ионообменные смолы соли кальция и магния улавливаются ионитом и задерживаются на нём.
  4. Положительно заряженные ионы отсоединяются и уступают им место. Этот процесс лимитируется количеством удержанных ионов.
  5. Далее происходит перезарядка ионов- регенерация, основанная на обратимости ионообменного процесса. Теперь через ионообменную смолу пропускается регенерирующий раствор, который снимает ионы с гранулы и уносит их.
  6. Ионообменная смола вновь готова к работе. Ионообменный процесс на анионите отличается только знаками заряда ионов и химическими соединениями.
Принцип работы ионообменной смолы на примере катионита
Принцип работы ионообменной смолы на примере катионита

Принцип работы  ионообменной смолы (видео)

Чем вредна жесткая вода

Содержащиеся в водах природных источников соли двухвалентных металлов, в которых имеются катионы кальция – (Са2+), магния – (Mg2+), стронция – (Sr2+), бария – (Ва2+), железа – (Fe2+ и Fe3+), марганца – (Mn2+) именуют общей жёсткостью воды. При этом в природных водах превалирует содержание соединений с кальцием и магнием – сумма концентраций данных элементов значительно больше концентрации всех других представленных частиц и даже их суммарной величины. Поэтому жёсткость общая обычно представляется, как сумма катионов кальция и магния в воде, выраженная в эквивалентных весах.

Все мы знаем о существовании шероховатого белого налета на технике и посуде, о ржавых потеках в ванной и санузле, о том, что из-за этого ломаются стиральные машины, выходят из строя системы водонагрева и трубы, так как известковый налет имеет низкую теплопроводность. Вот и получается, что трубы как бы греют, но в доме всё равно холодно, а поднять градус нагрева нельзя – опять же благодаря накипи, так как она может спровоцировать разрыв системы.

Жесткая вода – это невкусно. Соли жесткости крадут запахи и вкусы у продуктов и напитков, поэтому пища не имеет тех ярко выраженных качеств, которые мы ожидаем от нее.

Жесткая вод- это расточительно. Расход чистящих и моющих средств выше, так как жесткость не позволяет им пениться и в полной мере воздействовать на предмет чистки.

Сильная жесткость употребляемой воды негативно влияет на наше здоровье:

  • сушит кожу, вызывая появление зуда, шелушения, перхоти и аллергических реакций, удаляет ее защитный слой, открывая дорогу микроорганизмам;
  • ликвидирует сальную пленку на голове и теле, что приводит к их быстрому загрязнению;
  • становится виновником желудочно-кишечных проблем;
  • способствует накоплению в органах токсинов;
  • создает в организме избыток кальция и магния, нарушающий работу сердца и сосудов;
  • воздействует на костную систему, уменьшая суставную жидкость и снижая тем самым подвижность человека;
  • увеличивает вероятность возникновения мочекаменной болезни, создавая слишком сильную солевую нагрузку на мочеполовую систему.

Однако и слишком малое содержание солей жесткости вредно для человека:

  1. При низком содержании в воде солей кальция происходит вымывание его из организма, вызывающее ломкость костей и разрушение зубов, а также заболевания суставов и сосудов.
  2. В результате нехватки кальция и магния возникают сердечно-сосудистые заболевания.
  3. Недостаток поступления кальция из воды и пищи заставляет организм забирать этот элемент из костей. Большая его часть не усваивается и идет на образование камней во внутренних органах, а также костных шпор.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) солей жесткости в питьевой воде составляет 7 мг-экв/л.

Вред железа в воде

Железо в воде может быть в разных состояниях:

  • двухвалентная, или растворенная — проявляется в виде осадка только после контакта воды с открытым воздухом. Также выявляется в связи с привкусом и запахом металла. Первоначально не заметно в прозрачной воде. Еще одной неприятной чертой растворенного железа является желтый налет на эмалированных поверхностях: ванне, раковине, унитазе и металлических — например, ржавчина внутри чайника на нагревательном элементе. Вроде бы из крана течет прозрачная вода, но при отстаивании и нагревании железо выпадает в осадок и портит бытовую технику и сантехнику.
  • трехвалентная, или окисленная — знакомая всем ржавчина, окрашивающая воду в бурый цвет и хлопьями оседающая на дне емкостей.

 

Вода с повышенным содержанием железа (свыше 0,3 мг/л) приводит к заболеваниям печени и почек, увеличивает риск инфарктов, негативно влияет на репродуктивную функцию организма, а также служит причиной появления аллергических реакций.

Если постоянно купаться или умываться в железистой воде, возникает риск развития дерматитов и других кожных заболеваний, железо в воде негативно сказывается на липидном барьере кожи и может привести к образованию сыпи или акне.

Повышенное содержание железа в воде создает благоприятные условия для развития железобактерий, особенно в подогретой воде.

Бактериальное железо (железобактерии)
Бактериальное железо (железобактерии)

Бактериальное железо (железобактерии) образовывается посредством некоторых видов бактерий, которые в процессе своей жизнедеятельности, а точнее метаболических процессов, преобразуют двухвалентное железо в трехвалентное и удерживают в желеобразной оболочке вокруг себя. Такое железо иногда образовывает пленку на поверхности.

Бактериальное железо достаточно легко отличить от минерального железа – это мягкие вязкие слизистые отложения. Продукты жизнедеятельности железобактерий являются канцерогенами. Осложняют работу гидротехнических сооружений. В трубопроводе и водоочистном оборудовании железобактерии часто становятся причиной язвенной коррозии железа и стали и сильно ускоряют образование железистых отложений.

Железообрастания внутри труб – идеальная среда для развития кишечной палочки, гнилостных бактерий, различных других микроорганизмов. Все это ухудшает химические и бактериологические показатели воды.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) железа для хозяйственно-питьевых нужд составляет 0,3 мг/л.

Что такое перманганатная окисляемость и ее вред

Перманганатная окисляемость – количество кислорода, потребляемое при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием окислителя – раствора перманганата калия (в обиходе просто марганцовка) при нагревании в кислой среде. Поскольку окисляемые неорганические вещества, как правило, в воде присутствуют в незначительных количествах, то принято считать, что перманганатная окисляемость отражает общее содержание в воде органических веществ.

Перманганатная окисляемость в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды (мгО/л)

В определенной степени на значение перманганатного индекса могут влиять железо (II), сероводород, нитриты. Если лаборатории необходимо определять по настоящей методике содержание только органических веществ, то необходимо учитывать при расчете окончательного результата содержание восстанавливающих веществ. В этом случае железо (II), сероводород, нитриты определяют отдельно, а результат, пересчитанный на окисляемость, вычитают из найденного значения перманганатной окисляемости. При пересчете исходят из соотношений: 1 мг сероводорода потребляет 0,47 мг атомарного кислорода, 1 мг нитритов — 0,35 мг, I мг железа (II) — 0,14 мг

Перманганатная окисляемость — интегральный параметр, показатель, который сам по себе  не несёт вреда или пользы для здоровья человека. Его основная задача — предоставление возможности оперативно заметить отклонения от нормы и провести развернутый анализ группы органических веществ и восстановителей или принять решение об установке фильтров. Также этот показатель помогает оперативно контролировать качество водопроводной и бутилированной воды и соблюдение правил технологических процессов.

Обнаружение значений окисляемости, превышающих предельно допустимые, само по себе не даёт информации о составе воды, но даёт повод провести расширенные исследования для выявления причины превышения. К опасным веществам, вызывающим превышения окисляемости, относятся:

  • ПАВ (моющие средства);
  • продукты жизнедеятельности организмов;
  • канцерогены;
  • органические кислоты.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) перманганатной окисляемости для питьевой воды составляет 5 мг О/л.

Польза и вред ионообменной смолы.

Ионообменная смола – это современный и экологичный продукт, она очень эффективна даже в работе с крайне сложными и опасными элементами, а потому бытовые задачи для неё и вовсе являются элементарными.

Приобретая ионообменный фильтр, можете быть уверены в том, что ваш дом покинут такие явления как накипь, налет, ржавчина.

Вы сможете экономить на отсутствии таких трат как умягчающие средства для стирки, а так же реже покупать чистящие средства, потому как их расход заметно сократится.

Владельцы частных домов могут использовать один водный поток и для употребления его в пищу, и для бытовых, а так же технических нужд, так как показатели жидкости, прошедшей через ионообменную смолу, подходят для всех представленных задач. Это значительно упрощает систему водоподготовки, а так же позволяет экономить средства.

Ионообменная система водоочистки не может считаться ни дешевой, ни дорогой – ценовой диапазон является приемлемым и доступным для основных категорий населения, а потому задача приобретения фильтра не превратится в семейный кошмар. Расходные материалы, в частности ионообменная смола и регенерирующий раствор – так же не представляют обременения.

В процессе ионного обмена фильтр заменяет соли магния и кальция на соли натрия, которые в свою очередь являются – мягкими, то есть не несут в себе агрессивного воздействия. Таким образом, меняется химический состав воды – она становится умягченной, но фактическая концентрация солей остается на прежнем уровне, так как количество переработанных жестких солей пропорционально меняется на такое же количество солей, не имеющих жесткости.

Есть ли вред от повышения концентрация натрия, в процессе работы фильтра?

Учитывая, что в процессе фильтрации происходит замещение на ионы натрия происходит повышение концентрация натрия в воде. Но стоит ли беспокоиться в связи с этим?

Натрий относится к макроэлементам с соответствующим высоким диапазоном и допустимым уровнем потребления. Этот элемент обеспечивает более чем на 30% щелочные резервы плазмы крови, участвует в деятельности почек, образовании желудочного сока, минеральном обмене всех живых организмов, активирует ряд ферментов слюнных и поджелудочной желез. Суточная потребность взрослого человека в натрии в обычных условиях жизни находится в пределах 4 – 6г, что эквивалентно потреблению 10 – 15г поваренной соли. Натрий занимает шестое место среди элементов по распространенности в земной коре и первое среди металлических элементов в Мировом океане, поэтому всегда содержится в природных водах.

Процессы растворения различных горных пород являются основным источником поступления натрия в природные воды. Кроме того, натрий поступает в поверхностные воды в результате естественных биологических процессов в открытых водоемах и реках, а также с промышленными, бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. Концентрация его в питьевой воде обычно не превышает 50 мг/дм3; в речных водах колеблется от 0,6 до 300 мг/дм3 и даже более 1000 мг/дм3 в местностях с засоленными почвами, в подземных – может достигать нескольких граммов и десятков граммов в 1дм3 на больших глубинах. Уровни натрия выше 50 мг/дм3 вплоть до 200 мг/дм3 могут быть также получены в результате водоподготовки, особенно в процессе натрий – катионитного умягчения.

Высокое потребление натрия, согласно многочисленным данным, действительно играет заметную роль в развитии гипертонии у генетически чувствительных людей. Однако суточное потребление натрия с питьевой водой даже при повышенных концентрациях оказывается, как показывает простой расчет, в 15 – 30 раз ниже, чем с пищей, и не может вызывать существенный дополнительный эффект. СанПиН 10-124 99 ограничивает содержание натрия в питьевой воде величиной ПДК 200 мг/дм3.

В таком случае, если идет превышение нормы или ощущается недомогание, а также, лицам, страдающим гипертензией или сердечной недостаточностью, в случае когда им требуется ограничить потребление натрия суммарно с водой и пищей, но желающим использовать мягкую воду, можно рекомендовать для получения очищенной питьевой воды дополнительно использовать фильтры на основе обратного осмоса.

Источники
  • http://water2you.ru/articles/khimicheskie-elementy-v-vode-i-pokazateli-kachestva-vod/zhestkost-vody/
  • https://diasel.ru/article/regeneraciya-ionoobmennoj-smoly/
  • https://ecowater24.ru/catalog/kombinirovannaya-ochistka-ot-zheleza-i-zhestkosti-s-upravleniem-runxin.-na-2-3-rabochix-krana
  • https://filtervod.ru/what-is-ion-exchange/
  • https://geizer.com/facts/filters-for-country-houses/treatment-of-water-by-ion-exchange/
  • https://h2onn.ru/info/articles/2020/zhestkost_vody/
  • https://i2-shop.ru/shop/sistemy-ochistki-vody/kabinetnye-sistemy/kabinetnye-umjagchiteli/
  • https://msk.ecovita.ru/blog/sovety-pokupatelyam/otmyvka-ionoobmennoy-smoly-ot-zheleza/
  • https://ncwt.ru/ochistka_vody_i_vodopodgotovka/56/204/
  • https://ochistkavodi.ru/oborudovanie-vodoochistki-2/solevye-baki/reagentnye-solevye-baki.html#i-6
  • https://ohranatruda.ru/upload/iblock/5f4/4293831991.pdf
  • https://rusfilter.ru/info/faq/tipy-zagryazneniy-i-metody-ochistki-vody/deystvitelno_li_chto_umyagchenie_pitevoy_vody_natrievymi_kationitami_delaet_ee_vrednoy/
  • https://school.mephi.ru/content/file/permanganatnaya_okislyaemost.pdf#:~:text=ПДК%20перманганатной%20окисляемости%20для%20питьевой,составляет%202%2C5-%204%2C5%20мг%20О%2Fл
  • https://smoly.ru/ionoobmennye-smoly.html
  • https://teh-g.ru/stati/ionoobmennyy-metod-ochistki-vody/
  • https://vagner-ural.ru/o_kompanii/stati-po-vodoochistke/ionnobmennaya-ochistka-vody-effektivnye-tehnologii/
  • https://www.msulab.ru/knowledge/water/permanganatnaya-okislyaemost/

Оцените статью
«ПРЕМЬЕР АГРО» — агропромышленный журнал
Добавить комментарий