Умягчение воды методом обмена ионов

В заключение необходимо отметить широкое применение ионообменной адсорбции для извлечения и разделения ионов. Ионный обмен применяется для умягчения и очистки воды, извлечения ценных компонентов, например урана, золота, серебра. Сейчас нет производства по переработке урановых руд, в котором пе применялась бы ионообменная адсорбция. Ионный обмен используется для разделения редкоземельных элементов, что позволило получать нх в больших количествах и с высокой степенью чистоты. Раньше для этой цели применяли перекристаллизацию, производительность которой несравненно меньше. Ионообменная адсорбция является одним из важных методов в аналитической химии. [c.172]

Наибольшее распространение в технике получили три основных метода умягчения воды термический, реагентный и катионитовый. Первые два метода основаны на осаждении кальция и магния в виде нерастворимых соединений, образующихся в результате нагрева воды или при обработке ее различными реагентами. Катионитовый метод основан на обмене ионов Са + и Mg + на ионы Na+ или Н-ь при фильтровании воды через специальные материалы, естественные или искусственные. [c.655]

ИОНИТЫ — твердые, практически нерастворимые в воде и органических растворителях вещества, способные обце-нивать свои ионы на ионы раствора. Sto природные или синтетические материалы минерального или органического происхождения. Подавляющее большинство современных И.— высокомолекулярные соединения с сетчатой или пространственной структурой. И. делят на катиониты (способные обменивать катионы) и аниониты (обменивают анионы). Катиониты содержат сульфогруппы, остатки фосфорных кислот, карбоксильные, оксифениль-ные группы, аниониты — аммониевые или сульфониевые основания и амины. Обменную емкость И. выражают в миллиграмм-эквивалентах поглощенного иона на единицу объема или на 1 г И. Природные или синтетические И.— катиониты — относятся преимущественно к группе алюмосиликатов. Аниониты — апатиты, гидроксиапатиты и т. д. Метод ионного обмена очень широко используется в промышленности и в лабораторной практике для умягчения или обессоливания воды, сахарных сиропов, молока, вин, растворов фруктозы, отходов различных производств, удаления кальция из крови перед консервированием, для очистки сточных вод, витаминов, алкалоидов, разделения металлов и концентрирования ионов. И. применяют как высокоактивные катализаторы в непрерывных процессах и т. п. [c.111]

Больщое значение ионный обмен имеет в агрохимии, процессах жизнедеятельности и химическом анализе. Метод ионообменной сорбции применяют для умягчения или обессоливания воды (например, для опреснения морской воды), удаления солей из сахарных сиропов, молока, вин, растворов фруктозы, дубильных веществ, продуктов гидролиза сельскохозяйственного сырья, растворов лекарственных препаратов (антибиотиков, витаминов, алкалоидов), для удаления ионов кальция из плазмы крови перед ее консервацией, для очистки от минеральных ионов растворов органических реагентов, для очистки сточных вод от фенола и тяжелых металлов, а также для извлечения (концентрирования) ценных ионов, находящихся в микродозах в растворе (например, редкоземельных элементов). Ионный обмен широко применяют в гидрометаллургии — для извлечения благородных, цветных и редких металлов из сбросных растворов (например, ионов из стоков гальванических цехов), для улавливания и концентрирования радиоактивных ионов и ионов меди из стоков медноаммиачного производства искусственного шелка [4]. [c.167]

Эти трудности могут быть устранены несколькими способами 1) применением конденсата, 2) применением реагентов, образующих комплексные соединения с ионами металлов, 3) умягчением воды горячим содово-известковым способом, 4) умягчением холодным содово-известковым способом и 5) ионным обменом, включающим процессы умягчения и деионизации параллельным пли последовательным методом. [c.77]

Умягчение воды методом ионного обмена основано на обмене ионов Са2+ и Mg2+, находящихся в воде, на ионы катионита (Ма+ или Н+), через который он фильтруется. [c.74]

Способы умягчения воды разрабатывались с давних времен, однако лишь ионный обмен позволил реализовать первый достаточно рентабельный метод умягчения воды в промышленных масштабах. В этом методе катионит, выпускаемый промышленностью обычно в виде зерен, переводят в Ыа+-форму и загружают в колонку, через которую пропускают природную воду. Ионы Са + или удаляются из воды в результате обмена с ионами Ыа+ катионита. [c.177]

Умягчение воды. Для удаления из воды накипеобразователей (солей Са и Mg) применяются два метода умягчения осаждение накипеобразователей и ионный обмен. [c.93]

Для удаления взвешенных и гумусовых веществ применяются методы отстаивания в отстойниках и осветлителях любого типа, а также фильтрование в напорных и открытых песчаных фильтрах с предварительной коагуляцией при высоком содержании гумусовых. Для уничтожения органических веществ, планктона и бактериального загрязнения необходимо использовать хлорирование и озонирование, для поддержания pH — подкисление, иодщелачи-вание и фосфатирование для поддержания допустимого содержания фтора — фторирование при недостатке и сернокислотную обработку при избытке для обезжелезивания — аэрацию, коагуляцию, подщелачивание, обработку перманганатом калия и катио-нирование для умягчения поверхностных вод — известковосодовое умягчение для умягчения подземных вод —ионный обмен для обессоливания — ионный обмен, электролиз, дистилляцию и гиперфильтрование. [c.162]

Па выбор метода умягчения воды (ионный обмен или другие методы) оказывают влияние многочисленные факторы, как, нанример 1) состав воды, 2) назначение воды, 3) требуемая производительность установки, 4) габариты установки и 5) намечаемые сроки амортизаипи. Во многих системах промышленного водоснабжения используются химические методы водоумягчения (содово-известковый пропесс) для удаления основной массы обще жесткости с пос.ледующим доумягчением методом ионного обмена. [c.79]

Методы ионного обмена. Рассмотренные методы все-таки не дают той степени умягчения, которая требуется для некоторых областей применения воды кроме того, они громоздки и связаны со значительными расходами реагентов. В последние годы широкое распространение получили методы ионного обмена. Твердые материалы, способные к ионному обмену с окружающей средой, получили название ионитов. Сюда относятся различные вещества неорганические и органические, природные или синтетические. Одним из простейших ионообменных материалов является сульфоуголь, получаемый обработкой бурых углей концентрированной серной кислоты при нагревании. В настоящее время наибольшее значение приобрели различные ионообменные смолы, вырабатываемые на основе синтетических полимеров. В зависимости от того, какие ионы в этих смолах обмениваются — катионы или анионы, — различают катиониты и аниониты. Иониты представляют собой твердые электролиты, у которых один поливалентный ион является нерастворимым, а ионы противоположного знака способны к обмену на ионы, находящиеся в окружающем растворе. [c.70]

Непрерывный ионный обмен представляет собой непрерывный противоток смолы и раствора через контактную камеру. Для деионизации и регенерации устанавливаются отдельные камеры, и смола проходит через камеры и между ними. По крайней мере одно такое устройство промышленного типа уже появилось (водоумягчитель Дорра) и применяется при умягчении воды. Этот метод, видимо, внесет большой вклад в сахарную промышленность в отношении экономии смолы и регенерирующих веществ при условии, что могут быть решены вопросы, связанные с обработкой наиболее вязких растворов. [c.542]

Хроматографические разделения основаны на селективной адсорбции и дифференциальной диффузии. Во многих случаях успешное разделение достигается обменом ионов, как, например, замена Са + на 2Na+ при умягчении воды. В других случаях искомые вещества адсорбируются из раствора и удерживаются адсорбентом, так что раствор непрерывно от них освобождается. Это имеет место, например, при удалении окрашенных веществ из растворов сахара твердыми адсорбентами. До настоящего времени хроматографический метод остается в значительной степени эмпирическим, т. е. нет определенных принципов, на которых можно основываться при выборе адсорбента, растворителя и элюента , когда требуется провести разделение какой-либо смеси. Выбор этот следует делать, основываясь на накопленном опыте. В последнее время,однако, эмпирические сведения накапливаются быстро, и уже сделано достаточно обобщений, чтобы дать некоторые теоретические основы, которыми можно руководствоваться при выборе методов для осуществления требуемых разделений. [c.169]

Под дыханием сорбента понимают различие в объемах обменника в начальной и конечной стадиях процесса работы. Например, в процессе умягчения воды различают объем отработанной смолы (кальциевая форма) и объем после регенерации концентрированным раствором поваренной соли (натриевая форма). Соответственно при водородном обмене — это объем сорбента в отработанном состоянии (поглощены ионы Na или Са и Mg) и объем сорбента после регенерации раствором приблизительно 5—10%-ной соляной кислоты. Различия в объемах можно измерить непосредственно на колонке в процессе работы. Регенерацию проводят обычно потоком жидкости, направленным снизу вверх, что приводит к разрыхлению слоя сорбента. Таким образом, дыхание сорбента — функция нескольких величин. В процессе работы изменение объема происходит не только вследствие перезарядки (изменения формы), но и в результате уплотнения слоя сорбента (уменьшения объема между зернами благодаря давлению столба жидкости во время работы колонки), которое зависит от нагрузки и времени работы. Определение целесообразно проводить в промышленных колонках. Для быстрой оценки набухаемости различных форм в лабораторных условиях используют очень простой метод. Из однородно обработанной большой партии смолы отвешивают три пробы и заливают каждую соответственно избытком растворов 2 н. соляной кислоты, 2 н. поваренной соли и 1 н. едкого натра и для набухания оставляют стоять на ночь. После полного набухания навески переносят в мерные цилиндры и замеряют объемы. Так определяют различия набухаемости по отношению к нейтральному состоянию. [c.459]

В качестве примера можно назвать известные методы умягчения воды, сахарных сиропов и растворов глюкозы, а также обмен всех катионов из разбавленного сиропа сахарной свеклы на ион аммония [22]. К этой группе принадлежит метод концентрирования сильноосновной смолой комплексных анионов уранилсульфатов в растворе серной кислоты [23]. [c.366]

Перед упариванием сточные воды ЭЛОУ должны пройти механическую и физико-химическую очистку, где они освобождаются от основной массы нефтепродуктов и механических примесей. Следует подчеркнуть весьма важное обстоятельство при коагуляции и флотации необходимо исключить использование сернокислого алюминия или сернокислого железа и заменить эти реагенты на органические полиэлектролиты либо на хлорное железо или хлористый алюминий. Замена сульфатных коагулянтов связана с тем, что стоки ЭЛОУ в своем составе содержат хлористый кальций и малое количество сульфата кальция. Добавление сульфатных коагулянтов резко повышает содержание сульфата кальция в стоке и при последующем упаривании вызовет выпадение сульфатной гипсовой накипи на греющих поверхностях испарительной установки. Для борьбы с накипеобразованием используют несколько методов умягчение, подкисление, применение затравочных кристаллов, термохимическая обработка, ионный обмен и др. 75-77, Умягчение. Эго наиболее традиционный метод, используемый в практике водоподготовки. Как правило, стараются одновременно удалить из стока ионы магния и кальция за счет перевода их в малорастворимые осадки. Для этого используют известковое молоко и соду, К недостаткам метода следует отнести значительные расходы соли, большие размеры оборудования для умягчения, недостаточная [c.45]

Избирательный и обменный характер ионной адсорбции играет основную роль во всевозможных процессах, совершающихся в золях и связанных с их строением и зарядом. Изучение обменной адсорбции имеет исключительно большое значение и в понимании механизма множества важных производственных процессов, связанных с явлением поглощения, и в установлении принципов и методов сознательного управления этими процессами. Достаточно сказать, что на обменной адсорбции основаны такие важные производственные процессы, как крашение волокон (хлопчатобумажное волокно обменивает свой ион Са++ на катион красителя), умягчение технических вод и т. п. на обменной же адсорбции основано учение К. К. Гедройца о почвенном поглощающем комплексе и разрешение на его основе проблемы поднятия плодородия почв. [c.106]

Природная вода с небольшой жесткостью или после грубого умягчения наиболее эффективно может быть умягчена и также обессолена методом ионного обмена. Сущность этого метода заключается в том, что некоторые твердые труднорастворимые минеральные и органические вещества способны извлекать из растворов одни катионы или анионы в обмен на содержащиеся в них другие. Для поглощения из воды ионов Са +, Mg +, Ре + применяют катиониты — сульфоуголь или высокомолекулярные смолы, содержащие активные группы с ионами Н+, Ыа+ или ЫН . [c.301]

Из перечисленных выше методов лишь дистилляция, электродиализ и обратный осмос разработаны до степени, которая позволяет рассматривать их как промышленные. Дистилляция дает возможность обрабатывать воду любой солености, включая морскую, в то время как электродиализ и обратный осмос можно применять лишь для воды сравнительно низкой солености. Ионный обмен в настоящее время применяется главным образом в завершающей стадии получения высокочистой воды, используемой в ядерных реакторах и в других агрегатах. Использование ионного обмена для умягчения пресной воды продолжается, однако применение этого процесса для широкого диапазона операций обессоливания ограничено высокой стоимостью регенераторов. Разделение вымораживанием применяли в течение недолгого времени на Ближнем Востоке до сооружения больших установок дистилляции. Экстракция растворителями и метод гидратного разделения до настоящего времени находятся на стадии лабораторных разработок. Развитие метода осаждения тормозится из-за отсутствия дешевых реагентов для осаждения хлорида натрия, составляющего основную часть солевых компонентов морской воды. [c.531]

Умягчение воды методом обмена ионов. Вещеспза, способные к сорбционному обмену ионов с раствором электролита, называются ионитами. Иониты — это твердые зернистые вещества, набухающие в воде, но нерастворимые в ней. По составу основного скелета, ко- [c.190]

Здесь мы ограничиваемся рассмотрением способов умягчения воды, основаипых на ионном обмене. Все же уместно отметить, что и другие методы умягченпя пмеют важное значение как в промышленном, так п в бытовом водоснабжении и во многих случаях используются в сочетании с ионным обменом. [c.79]

Обессоливание воды методом ионного обмена. Метод ионного обмена может быть использован как для полного, так и для частичного обессоливания воды. Сущность этого метода заключается в последовательном пропускании воды через Н-катионитовый и ОН-анионитовый фильтры. Обмен ионов a + и Mg + на Н-катионито-вом фильтре протекает так же, как и при умягчении воды. Ионы Na+ обмениваются на ионы Н+ катионита по уравнениям [c.86]

Наиболее эффективным физико-химическим методом очистки воды является ионообменный метод, в котором используется свойство некоторых веществ (ионитов) обменивать ионы, входяилие в их состав, на ионы, присутствующие в воде. Иониты, обменивающие свои катионы на катионы, присутствующие в растворе, называются катионитами, а иониты, обменивающие анионы, называются анионитами. Для умягчения воды применяют катиониты. Сначала использовали алюмосиликаты как природные (глаукониты, цеолиты), так и искусственные (пермутиты). Теперь они, вследствие их небольшой способности к обмену (считая в мг-экв ионов/з ионита), заменены более эффективными органическими веществами. Это синтетические смолы, содержащие группы кислотного характера (ЗОдН, СООН, ОН), и сульфированный уголь (называемый сульфо-углел ), который получается обработкой каменного угля олеумом и содержит те же группы водород в них способен замещаться па металлы. Применяя Ыа-катионит (схематическая формулаfRp 2Na , где [R] —остальная часть катионита), превращают соли кальция и магния в воде в натриевые, например [c.31]

Ионообменные процессы с успехом используются в производстве напитков и в консервной промышленности. Умягчение воды, используемой в производстве газированных напитков, имеет важное значение, так как карбонаты и бикарбонаты, содержащиеся в воде, нейтрализуют лимонную и фосфорную кислоты, добавляемые к газированным напиткам, и потому должны быть предварительно удалены. Для этого предложено два ионообменных метода. По первому методу вода разделяется на два потока, один из которых пропускают через ]Ча-катионит, а другой—через П-сульфо-катионит. Соотношение объемов, пропускаемых через каждый из ионитов, должно обеспечить получение мягкой и практически не содержащей щелочности воды. По второму методу применяют лишь один иониткарбоксильный П-катионит. Так как активность карбоксильных кислотных групп недостаточна для того, чтобы осуществить обмен всех ионов нейтральных солей, вода, пропущенная через такой катионит, освобождается только от свободной щелочности и жесткости, эквивалентной этой щелочности. Второй метод заслуживает предпочтения при обработке воды, характеризующейся высокой щелочностью и высокой жесткостью. [c.141]

Однако широкое применение в промышленности прежде всего нашли естественные цеолиты, например глауконитовый песок. Ионный обмен был впервые применен в целях умягчения воды, при этом извлекался кальций и освобождалось эквивалентное количство натрия. Вследствие ограниченной сорбционной емкости естественных цеолитов необходимо громоздкое оборудование, а при умягчении очень жесткой воды регенерация сорбента должна проводиться часто. Естественные цеолиты были улучшены различными методами обработки и до сих пор широко применяются при умягчении не очень жесткой воды. [c.14]

Сущность метода заключается в обменной реакции, которая протекает в гетерогенной среде между катионом твердой фазы (катионит) и катиопахми жидкой фазы. Под катионитами понимают вещества, способные обменивать содержащиеся в пих катионы на катионы, содержащиеся в водном растворе. Например, для умягчения воды применяют натрийкатиониты, содержащие ионы натрия, которые при фильтрации жесткой воды через слой катионита обмениваются на ионы кальция п магния. Отработанный катионит регенерируют, промывая его 5—10 6-пым раствором Na l, при этом катионит вновь приобретает ионы натрия, а в раствор переходят ионы кальция (или магния). [c.99]

По третьему методу умягчения (параллельный ионный обмен) удаляется щелочность и жесткость [26]. Одну часть обрабатываемой воды пропускают через Н-катионит, а другую—чере,з Ха-ка-тионит. Соотношение объемов, подвергаемых П- и Na- атиони-рованию, регулируют таким образом, чтобы свободная минеральная кислота, образуюи1,аяся в 0 ШОм фильтре, полностью нейтра- лизовала щелочность, образующуюся в другом [c.79]