Сколько раз можно регенерировать ионообменную смолу в фильтрах для очистки воды

Обновлено: 07.05.2024

Ионный обмен (ионообменная сорбция) – метод, при котором происходит рокировка ионов между двумя взаимодействующими структурами. В данном случае речь идёт о воде и о фильтре, очищающем её.

Из школьного курса физики и химии мы знаем, что все вещества имеют ионы. Ион – это положительно или отрицательно заряженная частица, которая образуется в результате присоединения электронов к веществу. Таким образом, ионы способны менять структуру вещества, наделяя его новыми свойствами.

Технология ионного обмена считается одним из самых популярных методов водоподготовки. Её используют в промышленных масштабах: на предприятиях нефтяной, химической, машиностроительной отрасли, а так же в работе реакторов – как тепловых, так и атомных. Так же находится место и для бытового использования, в частности, для облагораживания воды из скважин в частных домах, квартирах, на дачах.

Востребованность легко объяснить относительно доступной стоимостью, высокой эффективностью, простотой эксплуатации и экологически чистым производством. Все эти факторы важны и для крупных заводов, и в личном пользовании, а самое главное – ионообменный принцип очистки воды интуитивно понятен большинству потребителей, поэтому данному виду фильтра оказывается высокий процент доверия.

Так же ионный обмен котируется в процессе очистки сточных вод на особо опасных предприятиях, имеющих дело с вредными химическими элементами. Технология настолько точно воздействует на примеси в воде, что её использование одобрено экологическим контролем!

И даже несмотря на то, что процессы сбора микроэлементов и очистки химических отбросов являются узконаправленными сферами деятельности, технологичность метода является доказательством безопасности и надежности потребления воды, защищенной даже от самых мизерных частиц.

1.2 Виды и характеристики ионообменных смол

Какой фильтр способен на такую тонкую работу? Существует два типа ионообменных фильтров:

Природные в свою очередь делятся на органические и неорганические. Неорганика представлена цеолитами, глинистыми структурами, шпатами, слюдой. Семейство органических фильтров включает в себя слабокислые виды почв и угля. Всех их объединяет высокая пористость и эффективность, но ввиду того, что их запасы в природе ограничены, а ресурсы невозобновляемы, человечеству пришлось сосредоточить внимание на создании синтетических материалов, обладающих теми же сорбционными свойствами.

Существуют и комплексные типа ионообменных смол, имеющих сразу оба заряда, а так же смолы, способные этот заряд менять – но именно в очистке воды чаще всего используются два первых типа.

Как выглядит этот фильтр? Его принято называть ионообменной смолой, хотя на вид она скорее напоминает гранулы оранжевого сахара или рыбьей икры. По своей структуре ионная смола может быть пористой или гелевой. Поры пропускают сквозь себя воду с содержащимися в ней элементами, а гель частично растворяется и набухает в воде, вбирая в себя нежелательные примеси.

Р ис. Вид ионнобменной смолы

Ионообменная смола создана из высокотехнологичного соединения элементов, способных обеспечивать высокие очистные показатели для воды, соответственно, она имеет высокий уровень гигроскопичности и износостойкости, так как способна работать даже с самыми агрессивными элементами.

Этот полимер поистине уникален, его показатели эффективности способны работать не только на определенном отрезке времени, но даже по истечению срока годности – для этого необходимо произвести подпитку смолы. К слову, срок годности напрямую зависит от уровня загрязнения – чем он выше, тем скорее придется реанимировать систему. В среднем, один рабочий цикл составляет 1-3 года, а регенерация может проводиться раз в 1-3 месяца.

2. Правила восстановления ионообменной смолы.

Как понять, что пора провести обработку ионной смолы? Лучше, конечно, проводить эти меры, не дожидаясь сигналов в виде испорченного оборудования и техники, но если вы решили максимально испытать работу фильтра, имейте ввиду – не произведенная вовремя подпитка чревата просачиванием в воду не переработанных элементов. Чтобы продлить срок службы основного ионообменного фильтра, нередко устанавливаются дополнительные методы фильтрации, которые направлены на удержание технического мусора в виде песка или ржавой окалины, а так же более мелких частиц, способных быть выловленными фильтром на стандартной загрузке активированного угля. Этот способ действительно может помочь продлить срок работы системы и избавить потребителя от постоянной нужды проводить следующий ритуал.

В финале данной процедуры в фильтр добавляется специальный регенерирующий раствор. В зависимости от анионо-катионного состояния, в роли раствора может играть обычная поваренная соль, минеральные кислоты, щёлочи.

Всё, фильтр снова готов к работе!

3. Умягчение воды с помощью метода ионного обмена.

Магний, калий, кальций, железо, марганец – нет, мы не перечисляем состав, написанный на этикетке витаминов. Мы говорим о составе воды. Казалось бы, замечательно – важнейшие микроэлементы текут из крана сами, зачем тогда вообще нужны витамины и зачем очищать воду?

Всё дело в том, что в воде они содержатся в неправильном, окисленном, виде, то есть пользы для здоровья никакой, а при достаточно интенсивном и продолжительном накоплении будет проявляться даже вред.

Отношения данных элементов с окружающей средой так же неоднозначные: все они являются причиной жесткости воды. О жесткой воде слишком много рассказывать не стоит: 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 вода – это расточительно. Расход чистящих и моющих средств выше, так как жесткость не позволяет им пениться и в полной мере воздействовать на предмет чистки.

Вода – это риск развития заболеваний. Не так давно Всемирная организация здравоохранения предоставила отчет о том, что соли жесткости влияют на состояние сердца и кровеносной системы, истончают их стенки, провоцируют накопление холестерина. Таким образом, можно установить связь между регулярным потреблением жесткой воды и рисками для здоровья, которые, к слову, занимают первое место в России по числу смертности. Так же соли жесткости способствуют образованию камней в почках.

Словом – плюсов у жесткой воды нет. Конечно, если употребить в качестве утоления жажды стакан такой воды, смертельного случая не произойдет, но тем и опасна жесткая вода, что мы привыкаем к её соседству ежедневно. Нас не коробит её вкус, мы примиряемся с вечным налетом, а следовательно – мы постоянно, постепенно, наращиваем уровень накопления элементов, которых не должно быть в нашем организме.

Не менее опасна жесткая вода и для техники. Работая на высоких температурах, большинство промышленных установок нуждаются в охлаждении и промывке водой. Нередко вода сама по себе является генератором производственных процессов, поэтому к её состоянию приковано очень большое внимание.

Представьте себе известковый налет на многомиллионном оборудовании. Сколько средств и сил будет стоить восстановление технических качеств этой машины? Сколько времени придется потратить на простой производства в связи с помехой в работе? Всё это дорого и трудозатратно, поэтому всегда дешевле потратиться на очистную систему, чем возвращаться к проблеме ремонта снова и снова.

4. Достоинства и недостатки ионообменной очистки воды.

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, вы можете быть уверены в том, что ваш дом покинут такие явления как накипь, налет, ржавчина, а общее состояние организма увеличится в пользу тонуса и энергичности.

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. Приятная новость для дам – теперь за волосами не нужно будет ухаживать, используя несколько средств защиты и питания, так как агрессивное воздействие на них сойдет к минимуму.

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.

Кстати, о средствах. 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.

Ионообменный фильтр – тихий, сравнительно компактный и простой в обслуживании инструмент. Он имеет ёмкость с фильтром, куда поступает вода по специально установленной трубке, а так же бак с регенерирующей смесью, трубку отвода чистой воды и ручной клапан, позволяющий регулировать работу системы. Всё просто и доступно даже для тех, кто не привык взаимодействовать с какими бы то ни было приборами.

Помимо натрия, в употребление человеком идут и активаторы ионообменной смолы, которыми подпитывается фильтр. Ведь когда раствор попадает в нужную среду, он не исчезает сам собой. Куда он девается? Смывается с потоком переработанной воды в кран.

Определенные неудобства имеет и процесс промывки ионообменной соли. Согласитесь, не у всех есть возможность продувать, промывать и сушить фильтрующий агент у себя дома. К тому же надо понимать, что на время отсутствия фильтра, дом будет лишен возможности пользоваться чистой водой.

При этом в деле промышленного производства минусов у ионообменной смолы нет, это действительно эффективный и практичный способ подготовки воды к работе с механикой.

Мы всегда готовы помочь вам выбрать правильный фильтр. Обращаясь к нашим специалистам, вы сможете получить полную и честную консультацию, которая развеет все ваши сомнения и ответит на все вопросы, касающиеся состава вод, сроках обслуживания и методах использования.

Очистка воды > БАЗА ЗНАНИЙ > Методы очистки воды > Умягчение. Очистка воды ионообменными смолами. Как это работает?

Для удаления из воды солей жесткости, растворенных металлов и органических соединений уже более 50 лет используют иониты:

Иониты — это вещества (материалы), способные при определенных условиях заменять определенные ионы в растворах на другие. В бытовой водоочистке используются иониты:

требующие регенерации поваренной солью NaCl, соляной кислотой HCl или гидроксидом натрия NaOH — в зависимости от типа материала.

Изначально в бытовых условиях этот метод применялся в основном для удаления солей жесткости (соли кальция, магния) путем натрий-катионирования. Однако, сейчас есть большой выбор ионообменных смол и для удаления железа, марганца, а также органики с помощью МИКСОВ (смесей) катионитов и анионитов.

Пример марок таких смол: АПТ-2, Ecomix, Ecotar, Ferosoft, Promix, Ionofer и прочие.

Также надо понимать, что выбор ионообменных смол сейчас огромный. Есть селективные смолы (которые удаляют в первую очередь конкретные элементы: нитраты, бор, кремний и т.д.) — они очень дорогие и в бытовых условиях применяются редко. В основном используются катиониты, антониты и миксы для удаления широкого спектра загрязнений.

Ионообменные смолы — это очень обширная тема. Мы говорим здесь исключительно о бытовой водоочистке и я буду сообщать только то, что следует знать о смолах в ключе нашей задачи — очистить воду в частом доме, либо на малом производстве от растворенных солей и металлов.

Что представляет из себя ионообменная смола?

Ионообменные смолы к смоле в прямом смысле слова отношения не имеют. Они изготавливаются из твердых нерастворимых в воде синтетических полимеров. Гранулы смолы — шарики правильной формы размером от 0,2 до 1,2 мм диаметром. Гелевой или макропористой структуры.

Суть процесса умягчения

суть процесса принципиально отличается от обезжелезивания.

Смолы не окисляют и не переводят растворенные вещества в твердую форму для последующего фильтрования, а, наоборот — забирают из раствора ионы (диссоциированные соли) кальция, натрия, железа, марганца и т.д. и замещают их на катионы натрия, который не придает воде такого свойства оставлять следы и накипь, как жесткость.

Есть ионообменные смолы для глубокой деминерализации воды. Они регенерируются не солью, а кислотой, щелочью в зависимости от типа и выделяют при ионном обмене ионы H+ и OH- в зависимости от типа смолы, тем самым смещают pH воды в ту или иную сторону. Также есть смолы для глубокой очистки воды, которые работают на истощение. Их не регенерируют, а просто меняют смолу на новую.

В данной статье мы будем говорить только о натриевых смолах, которые работают за счет регенерации солью NaCl, так как они наиболее применимы в бытовых условиях. Остальные смолы нужно регенерировать агрессивными веществами, поэтому их применяют в основном на производствах.

В процессе работы Na-катионита (на стадии насыщения) — ионообменной смолой поглощаются из воды положительно заряженные ионы кальция, магния, железа, марганца и выделяется в воду натрий. Общая солевая насыщенность воды (TDS) при этом остается неизменной или даже возрастает. Это зависит от типа растворенных веществ, которые забирает смола и их концентраций, конечно.

Исходя из вышесказанного возникает важный параметр ионообменных смол — ионообменная емкость смолы.

Ионообменая емкость

Емкость смолы для простоты объяснения сути процесс — подобна емкости электрической батарейки.

Есть запас натрия на стенках пор частиц смолы, который в процессе ионного обмена постепенно покидает смолу, замещаясь кальцием, железом и т.д., тем самым снижается способность смолы забирать из воды растворенные вещества.

Когда заканчивается натрий в смоле — прекращается и очистка, вода проходит через толщу смолы не изменяя своих свойств.

Чтобы очистка воды от солей не прекращалась рассчитывают так называемый фильтроцикл смолы, исходя из общей ионообменной емкости загрузки умягчителя поделенной на сумму количества загрязнений воды по формуле:

Железо*1,37+Марганец*2+Жесткость = Общее количество загрязнений мг экв/л

Емкость смолы обозначается разных странах различными единицами:

В Росси жесткость обозначается в градусах = граммам экв. на литр смолы. Вот такими емкостями обладают некоторые смолы :

КатионитыLewatit S1567, Alfasoft, Purolite C100 — 2 г экв./л
Миксы по железуЭкотар В, Экотар В-30, Экомикс А, Ferosoft B — 1,2 г экв./л
Миксы по органикеЭкотар С, Экомикс С, Ferosoft A — 0,7 экв./л

приведены ориентировочные данные, есть нюансы, читайте инструкции производителей смол!

На практике емкость смолы рассчитывают с уменьшенным значением исходя из соображения, что смола работает в не идеальных условиях + учитывается погрешность в анализе воды. Для катионитов принимаем значение емкости 1.5 гр/л, для миксов 1 и 0,6 — примерно так.

По факту точное значение емкости смолы определяется только наблюдением за работой умягчителя. Когда ионный обмен прекращается — смотрим сколько воды прошло очистку и выставляем значение на автоматике с небольшим запасом.

Кроме того, емкость ионообменной смолы может постепенно снижаться из-за засорения смолы окисленным железом и взвешенными веществами.

В таком случае помогает промывка смолы кислотой или специальным средством очистки ионообменных смол:
БОС, Ферронет, ProRustOut

Загадочное понятие эквивалента

Когда мы говорим о емкости ионита в численном выражении, мы используем единицы миллиграмм эквивалент на литр смолы (мг.экв/л). Что же такое эквивалент?

Эквивалент вещества — это реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или другим способом быть эквивалентна катиону водорода в кислотно-основных (ионообменных) химических реакциях или электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Определение выше взято из Википедии. Более подробное объяснение понятия эквивалент здесь (ВИДЕО).

Простыми словами эквивалент не прямо указывает на массу вещества, а сообщает об его относительной молярной массе его ионов равной массе ионов с противоположным знаком, которые требуются для того, чтобы образовать молекулярную связь и привести ионы в равновесие. Сложно, да?

Но есть хорошая новость — разбираться в этом совершенно нет никакой необходимости. Выбросьте это из головы. Для успешного подбора, расчета, монтажа и эксплуатации умягчителя вникать в понятие эквивалента не нужно.

Фильтроцикл — последовательность стадий насыщения и регенерации

Мы заранее рассчитываем работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенрацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения качества очистки.

Этот цикл называется в водоочистке фильтроциклом.

Проще говоря — фильтоцикл — это количество полученной чистой воды между регенерациями.

Желательно, чтобы работы бытового умягчителя без промывки хватало примерно на 1 неделю или примерно равно необходимому недельному расходу воды. Это мое сугубо личное профессиональное представление о бытовом расходе воды, у Вас могут быть другие требования. Например, раз в 3 дня или раз в 3 недели — дело Ваше. Смысл в том, чтобы умягчителем было удобно пользоваться. Раз в неделю ночью происходит промывка умягчителя автоматически. Нужно только следить за уровне соли в солевом баке. И вода всегда будет мягкая.

Если речь идет об очистке воды на производстве — там фильтроцикл может быть и 12 часов, главное рассчитать все так, чтобы фильтр не требовал промывки во время активной фазы водоразбора.

Производительность умягчителя

Благодаря сферической форме и одинаковому размеру гранул у ионообменной смолы очень хорошие дренажные свойства. Через умягчитель можно пропустить довольно большой объем воды в час без существенной потери давления на выходе.

Однако! Ионный обмен не происходит моментально. Реакция ионного обмена занимает некоторое время, поэтому важным параметром работы умягчителя является СКОРОСТЬ движения воды внутри колонны.

Скорость помноженная на площадь сечения (поле фильтрации) баллона дает нам представление об объеме очищаемой воды в час, иначе говоря — о ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ.

Итак, у нас есть два новых параметра — скорость и производительность!

Скорость фильтрации

Различные ионообменные смолы имеют разную максимально допустимую скорость фильтрации , к тому же количество удаляемых веществ тоже влияет на процесс очистки воды. Чем быстрее вода проходит через толщу смолы — тем, получается, хуже очищается вода, так? Да, это так.

И наоборот, чем медленнее движется вода через толщу смолы — тем дольше контакт ионообменного материала с водой и, соответственно, более полноценно происходит реакция обмена, на выходе вода будет чище.

Чем грязнее вода — тем медленнее надо прогонять воду через смолу для хорошей очистки.

Глядя на смолу мы видим гладкие шарики, но на самом деле они пористые и стенки этих пор тоже представляют собой рабочую поверхность, на которой закреплен натрий, готовый к обмену с кальцием и другими катионами. Тем не менее, поверхность крупиц тоже работает и чем мельче фракция смолы — тем больше ее рабочая поверхность и, соответственно, скорость обмена больше. Но при этом чем смола мельче, тем хуже ее дренажные свойства.

Баланс между площадью рабочей поверхности и дренажными свойствами, видимо, был найден производителями в размере частиц 0,3-0,5 мм, но некоторые смолы выпускаются и более мелкой фракции.

Как бы там ни было — каждый ионообменный материал имеет максимально допустимую скорость фильтрации. Нужно смотреть мануал от производителя на фильтрующий материал, чтобы получить эту информацию из первоисточника.

Например, скорость фильтрации для Lewatit S 1567 рекомендуется производителем не более 60 метров в час, правда, не уточняется при каких именно условиях. Но для большинства ионообменных смол скорость фильтрации принимается за 15-20 метров в час. Особенно это касается смол для удаления из воды железа и марганца.

Условия эксплуатации ионообменных смол

Иониты прекрасно удаляют растворенные вещества, однако, они легко загрязняются взвесями — особенно трехвалентным железом. Поэтому в воде, которая проходит очистку ионообменной смолой не должно быть взвешенных веществ, а если вода железиста, то не должно быть и кислорода, ведь железо окисляется и образует частицы гидроокиси, которая губительно влияет на смолу. Присутствие сероводорода не желательно и может негативно сказываться на работе некоторых ионообменных загрузок. Об этом говорится в инструкциях производителей, которые следует лично читать прежде, чем выбрать тот или иной продукт для своей системы водоочистки. Воду, которой предстоит очистка в умягчителе желательно предварительно осветлять с помощью магистральных фильтров с полипропиленовыми картриджами, либо на специальных загрузках с помощью обезжелезивателя.

Вода входит в колонну по трубе от 16 до 32 мм диаметром, расширяется на весь диаметр колонны и продолжает движение вниз через толщу смолу с заметно меньшей скоростью, чем она шла по трубе. Затем у дна колонны вода проникает в центральную трубку, поднимается по ней и, проходя через клапан управления, по трубам поступает к потребителю. Потребитель открывает краны в доме — иногда 1 кран, а иногда и несколько.

Типичная картина: вечер, вся семья в сборе, вода хлещет из всех кранов: стирает машинка, моется посуда на кухне, на втором этаже наполняют ванну, сливаются унитазы… одновременно.

Чтобы в доме не ощущалось перепадов давления при открытии нескольких кранов сразу нужна хорошая производительность системы.

Мы считаем максимальное количество потенциально открытых кранов — это и будет необходимая производительность умягчителя.

Как рассчитывать фильтроцикл и производительность?

Дома разные и в них живут разные люди. Кто-то приезжает на выходные вдвоем, другой живет постоянно с большой семьей.

Кто-то любит принимать ванну утром и вечером, а другой работает тренером в спортзале и ему хватает душа на работе. Ему вода нужна только, чтобы посуду мыть.

У третьего автомойка или фермерское хозяйство и ему воды надо в день по 10 кубов! Как бы там ни было — вопрос расчета не представляет больших трудностей.

Для расчета фильтроцикла будущего спасителя умягчителя будем действовать по шагам:

Подумаем какой нужен фильтроцикл (на сколько дней)
Прикинем максимальную производительность (скорость потребления воды)
Рассчитаем общее количество удаляемых веществ в воде
Подберем размер колонны и соответственно объем смолы
Не забудем про солевой бак и его размер

Этап 1. Необходимый фильтроцикл

Подумайте, каков желаемый фильтроцикл? Для бытовых нужд — одна-две недели — оптимально. Чаще, чем раз в неделю не нужно, а реже 1 раза в 2-3 недели не очень хорошо, все-таки смола накапливает в себе всякие загрязнения механического характера и их надо смывать прежде, чем в смоле заведутся бактерии.

Предстоящий объем потребления воды просто прикиньте, посмотрите на счетчик. Поставьте счетчик в конце-концов и замерьте объем воды. Учитывайте сезонность и тот объем воды, который используется без предварительной очистки — вода в саду, например.

Допустим, в среднем Ваша семья потребляет 13 м3 воды в месяц. В нашем примере мы принимаем желаемый фильтроцикл 1 промывка через каждые 10 дней. Значит: нам нужна промывка через каждые 4,5 куба.

Этап 2. Максимальная (пиковая) производительность

Прикиньте соотношение максимального количества потенциально открытых кранов в доме, когда вся семья дома.

Вам поможет эта таблица производительности:

Допустим, у нас в доме 2 санузла:

1) СУ 1: Унитаз и раковина

2) СУ 2: Душ, унитаз, раковина

+ кухня и стиральная машинка

Этап 3. Расчет количества удаляемых веществ

Это очень просто! Если требуется только умягчение, то мы просто берем жесткость воды из анализа, смотрим сколько там мг/л солей жесткости. Если помимо солей жесткости требуется удаление железа/марганца — то мы считаем сумму загрязнений по формуле:

Железо*1,37 + Марганец*2 + Жесткость = Общее количество загрязнений мг экв/л

таким пересчетом мы приводим все загрязнения к общему знаменателю так сказать… к эквиваленту жесткости.

Для удобства расчета я придумал КАЛЬКУЛЯТОР УМЯГЧИТЕЛЯ — пользуйтесь, но смотрите только не ломайте :))

Калькулятор показывает какую надо взять колонну, сколько смолы и главное — какую смолу сыпать!

Вам останется только прислать мне свой заказ на ватсап. Я вышлю Вам оборудование транспортной компанией за пару дней в любой город России.

Допустим, в нашей воде 0,7 мг растворенного двухвалентного железа, 0,18 мг марганца и 6,4 мг/л солей жесткости. В таком случае расчет следующий: 0,7*1,37+0,18*2+6,4 = 7,74 общее количество удаляемых веществ

Этап 4. Подбор размера колонны и количества смолы

Для умягчителей используются колонны (корпуса фильтров) для водоподготовки стандартных типоразмеров. Они примерно одинаковы для всех производителей, делаются по неким мировым стандартам и взаимозаменяемы. Однако, могут быть небольшие отличия в размерах на пару сантиметров по высоте.

Колонну желательно брать неокрашенную, чтобы видеть на просвет, что там внутри происходит во время промывки. А чтобы свет не проникал внутрь колонны и там не развивались водоросли (как это происходит в аквариуме) следует надевать на колонну термоизоляционный чехол.

Как происходит фильтрация?
Как происходит регенерация?
Скорости умягчения

Умягчение. Как это работает?

На этом ВИДЕО очень классно показано общее устройство умягчителя. Четко,профессионально точно, коротко и ясно:

Метод посчета расхода соли:

2. Обменная емкость смолы = 1.2г*экв/литр смолы
Расход соли на регенерацию одного литра смолы возьмем = 120г/литр смолы
Жесткость = 32мг*экв/литр
Тогда на умягчение 1 литра воды будет затраченно следующее количество соли:
(120г/лсмолы)*(32мг*экв/л)/(1200мг*экв/л.смолы)=3,2г/л

В проточных фильтрах и станциях умягчения воды в качестве основного фильтрующего материала используют ионообменную смолу. Есть несколько ее разновидностей, но чаще всего речь идет про катиониты. Т.е. те смолы, которые обменивают катионы тяжелых металлов из исходной воды на ионы натрия или калия.

Если интерес представляют лишь конкретные картриджи и засыпки Неоднородность цвета в большинстве случаев обусловлена разной влажностью

Характеристики

Принцип работы

Как работает ионный обмен в случае с катионитами и жесткой водой

Вода содержит некоторое количество ионов жесткости, т.е. кальция и магния. При пропускании через смолу они замещают катионы натрия, которые и поступают в умягченную воду. Меньше солей жесткости – больше солей натрия. Всем хорошо!

Реакция обратима, на чем и основана технология регенерации (восстановления) такого фильтрующего материала.

Регенерация

Нужно взять поваренную соль без каких-либо добавок и приготовить 30% раствор. Например, в 1 литр добавить стакан соли. Тут точность особо не важна. Соль должна полностью раствориться, поэтому можно использовать теплую воду, которую потом остудить до комнатной температуры.

А вот сколько выдерживать в такой воде, тут мнения разделяются.

Из инструкции Гейзер Из инструкции Аквафор Трио Из инструкции Аквафор Кристалл

Я рекомендую оставить это дело восстанавливаться с вечера до утра – вся емкость смолы должна вернуться.

Регенерация для самых жадных

Если картридж со смолой используется долго и пережил несколько регенераций солевым раствором. Если вы чувствуете, что как-то он не очень работает, и уже через неделю опять появляется накипь в чайнике. То все это говорит о том, что он хочет на покой. Но мы его так просто не отпустим.

Гипотетически гранулы могут покрыться налетом, препятствующим нормальному протеканию восстановительных процессов. Соответственно его нужно чем-то растворить. Будем использовать слабую кислоту.

В 1,5 литрах теплой воды растворите 50 г лимонной кислоты. Оставьте на время, чтобы температура опустилась до комнатной. Этим раствором необходимо залить смолу на 2-3 часа и оставить в покое. Потом промыть чистой водой и попробовать восстановить солевым раствором, как обычно.

Срок службы

Средний срок службы в зависимости от интенсивности использования фильтрующего материала составляет 3-5 лет. Это объясняется механическим истиранием гранул, постепенным вымыванием мелких частиц ионообменной смолы. При неправильной эксплуатации она может испортиться и на первом году, в идеальных условиях – прослужит до 10 лет.

Можно ли пить воду после ее очистки ионообменными смолами? Если говорить про обычные бытовые случаи умягчения жесткой воды, то можно, ведь именно для этого эти смолы и производят. Другое дело, что количество натрия в питьевой воде регламентируется тем же СанПиН 2.1.4.1074-01. По этим нормам натрий в воде относится ко 2-му классу опасности, т.е. это высокоопасное вещество.

Какие-то соли натрия есть в исходной воде, а если учесть и те, которые будут поступать из смолы в процессе умягчения воды, то можно предположить следующее:

Если умягчать очень жесткую воду (жесткость от 7 мг*экв/л и выше) таким способом, то натрия там будет реально много. Сколько именно? А давайте посчитаем!

Для упрощения предположим, что жесткость обусловлена только присутствием солей кальция. Обычно их больше, чем соединений магния, так что все нормально.

1 мг-экв/л = 20,04 мг/л Ca2+

У нас жесткость 7 и выше, принимаем равной 7.

Получается, что в этом случае в 1 л. воды будет содержаться около 140 мг солей кальция.

Считаем, сколько это моль: 0,14/40=0,0035 моль

Учитывая валентность, на обмен поступит в 2 раза большее количество натрия или 0,007 моль.

Считаем массу ионов натрия: 0,007*23=0,161 г или 161 мг.

Т.е. при верхнем пороге жесткости по действующему СанПиН количество натрия лишь приблизится к максимально допустимому его содержанию. Здоровые люди могут быть спокойны.

В то же время переизбыток солей натрия способен вызывать отеки вследствие задержки жидкости, вызывает повышение давления, провоцирует заболевания почек, печени, желудка, поджелудочной.

Неспроста есть такое понятие как гиперумягчение воды, с которым борются установкой байпаса, когда часть жидкости идет в обход ионообменного материала и только потом смешивается с умягченной.

Картриджи с ионообменной смолой

Они есть в ассортименте почти каждого производителя бытовых фильтров. Самые популярные приведены в таблице ниже.

* Это значения, указанные производителем. На практике ресурс много меньше, 300-500 литров, как и у других картриджей стандарта Slim Line 10″.

Отдельно про ресурс

В идеальных условиях смола будет служить ровно до тех пор, пока количество поврежденных вследствие трения друг о друга гранул не превысит некоторого критического значения. Почему они трутся? Потому что через них проходит поток воды, который перемешивает материал. Об этом я говорил в части про срок службы.

А как происходит на самом деле? Часто производители указывают ресурс ионообменной смолы в литрах, понимая под этим, что материал будут своевременно восстанавливать раствором поваренной соли. Например, для картриджа Гейзер БС 500 литров – максимальный объем умягченной воды, если по мере необходимости пользователь будет его регенерировать. По факту о необходимости в этой процедуре забывают, частицы смолы засаливаются до такой степени, что их и не восстановить.

Подсказка. При использовании умягчителя с картриджем SL10″ в питьевых целях достаточно регенерировать каждые 2 недели. Тогда он прослужит долго.

Засыпки со смолами для станций водоочистки

* Коэффициент однородности. Чем меньше, тем более однородный гранулометрический состав, тем лучше.

Каждый из этих материалов может быть использован для умягчения воды. Останется только найти наиболее подходящий вариант по цене и учесть характеристики смол для наполнения баллона.

Резюмируя все вышесказанное: катиониты эффективно умягчают воду и делают это долго, если своевременно промывать их раствором поваренной соли.

Возникли вопросы? Задавайте их здесь и я попробую ответить на них.

15 замечаний и предложений на “ Ионообменная смола: обзор картриджей и засыпок с катионитами ”

какая из опубликованных ионообменных смол можно применить для разделения белков,на аминокислоты?

Расчёт умягчения на ионообменной колонне состоит из сопоставления возможностей и количества смолы с реальной жёсткостью воды, которую нужно получитьна выходе из умягчителя.

Расчёт умячения на ионообменной колонне с точки зрения возможностей смолы и реальной жёсткости воды состоит в следующем.

Каждая ионообменная смола имеет паспортные данные. Одна из ключевых характеристик — общая ионообменная ёмкость смолы, которая выражается в грамм-эквивалентах на литр смолы.

Общая ионообменная ёмкость — грубо говоря, это единица, которая показывает, сколько солей жёсткости может удалить данная смола до того, как полностью потеряет способность обмениваться. То есть, когда пишется, что общая ионообменная ёмкость равняется 2 г-экв, то это означает, что один литр смолы может извлечь из воды соли жёсткости в количестве 2 г-экв, после чего потеряет способность что-либо извлекать, и для восстановления этой способности будет необходимо произвести процедуру регенерации смолы насыщенным раствором поваренной соли, или же, по-научному, натрия хлоридом в таблетированной форме.

Очень важно понимать, что любая ионообменная смола имеет свою емкость, то есть количество единиц жесткости, которое может извлечь из воды 1 литр смолы. Емкость смолы от разных производителей отличается друг от друга и составляет от 1500 до 2500 мг-экв на 1 литр смолы.

ALFASOFT 1900 мг-экв/л

Lewatit S 1567 2000 мг-экв/л

Теперь о том, как это всё применяется на практике. Возьмем, к примеру, значение общей ионообменной ёмкости – 2000 мг-экв/л. И мы имеем значение жёсткости воды, например, 10 мг-экв/л. Что получается? Получается, что один литр данной ионообменной смолы может удалить соли жёсткости из 200 литров воды. Как мы это узнали?

Мы разделили значение общей ионообменной ёмкости (2000 мг-экв) на значение общей жёсткости воды (10 мг-экв/л). В результате получили 200 литров жёсткой воды на один литр ионообменной смолы.

Соответственно, ионообменный умягчитель, в котором 100 литров ионообменной смолы может умягчить 20000 литров воды с жёсткостью 10 мг-экв/л.

То есть, если вы умягчаете воду жёсткостью 10 мг-экв/л на ионообменном умягчителе с объёмом смолы 100 литров и ионообменной ёмкостью одного литра смолы 2 г-экв, то смола перестанет работать после 20 м 3 очищенной воды.

Можно предположить, что регенерацию нужно проводить каждые 20 м 3 очищенной воды, но на практике регенерация происходит чаще (обычно вдвое), чем это выходит по расчёту. Всё потому, что жёсткость воды является значением непостоянным, и ресурс ионообменной смолы может закончится быстрее. Естественно, делать запас в 50 % — это уже слишком. Но 10-20 % — это самое оно. Поэтому при описанных условиях регенерация должна происходить каждые 16-18 м 3 очищенной от солей жёсткости воды.

Таким образом, если вам предложили умягчитель, в котором 100 литров ионообменной смолы с общей ёмкостью одного литра 2 г-экв, а регенерацию установили каждые 5 м 3 очищенной воды, то на вас тупо зарабатывают, ведь вам приходится почти в 4 раза чаще покупать таблетированую соль для возобновления работы умягчителя. Возможен другой вариант — при описанных условиях регенерация происходит каждые 30 м 3 воды. Это экономит деньги но делает бессмысленным умягчитель как таковой — поскольку 10 м 3 воды вы получили с исходной жёсткостью.

И наконец — обещанный калькулятор для расчёта объёма воды между регенерациями на ионообменной колонне.

Его вы можете скачать по вышеуказанной ссылке. Пользоваться им очень просто - нужно ввести цифры в зелёные квадратики и посмотреть результат в квадратике жёлтом. Ну а потом сравнить его с тем, что вам насчитали специалисты

Методики расчёта могут быть разными, и мы НЕ предлагаем обвинять поставщиков в недобросовестности на основании одного лишь рассчёта вручную или с помощью нашего калькулятора. Но несоответствие значений — это сигнал, что нужно к процессу покупки умягчителя в данной компании присмотреться подробнее. Возможно, там есть и другие несоответствия.

Ах, да, чуть не забыли — рассчитав частоту регенераций и зная своё обычное потребление воды, вы можете заранее, перед покупкой умягчителя, узнать, сколько денег вы будете тратить на соль для регенерации. Так, в предложении должна стоять цифра — на одну регенерацию уходит, например, 25 кг соли. Соответственно, если на умягчителе на 100 литров ионообменной смолы вы очищаете 18 м 3 воды с жёсткостью 10 мг-экв/л от регенерации до регенерации, а 18 м 3 воды вы тратите за месяц, то каждый месяц вам будет необходимо высыпать в солевой бак 1 мешок (25 кг) соли. Ну а теперь остаётся узнать цену соли в вашем регионе, и всё — экономический расчёт готов! И вы можете определить, потянете ли вы такие затраты

Читайте также: