Ионообменный фильтр умягчения воды. Натрий- и H-катионирование
Некоторые фильтрующие материалы (иониты) способны поглощать из воды положительные ионы (катионы) в обмен на эквивалентное количество ионов катионита.
Умягчение воды катионированием основано на явлении ионного обмена (ионообменные технологии), сущность которого состоит в способности ионообменных фильтрующих материалов (иониты – катиониты) поглощать из воды положительные ионы в обмен на эквивалентное количество ионов катионита.
Основной рабочий параметр катионита – обменная ёмкость ионита, которая определяется количеством катионов, которые катионит может обменять в течение фильтроцикла. Обменная ёмкость измеряется в грамм-эквивалентах задержанных катионов на 1м3 катионита, находящегося в набухшем (рабочем) состоянии после пребывания в воде, т.е. в таком состоянии, в котором катионит находится в фильтрате.
Бывает полная и рабочая (динамическая) обменная емкость катионита.
Полная обменная ёмкость катионита – то количество катионов кальция Са+2 и магния Мg+2, которое может задержать 1 м3 катионита, находящегося в рабочем состоянии, до того момента, когда жесткость фильтрата сравнивается с жесткостью исходной воды.
Рабочая обменная емкость катионита – то количество катионов Са+2 и Мg+2, которое задерживает 1м3 катионита до момента «проскока» в фильтрат катионов солей жесткости.
Обменная ёмкость, отнесенная ко всему объему катионита, загруженного в фильтр, называют емкостью поглощения фильтра умягчения воды.
В умягчителе очищаемая вода проходит через слой катионита сверху вниз. При этом на определённой глубине фильтрующего слоя происходит максимальное умягчение воды
(очистка воды от солей жёсткости). Слой катионита, который участвует в умягчении воды, называется зоной умягчения (рабочий слой катионита). При дальнейшем умягчении воды верхние слои катионита истощаются и теряют ионообменную способность. В ионный обмен вступают нижние слои катионита и зона умягчения постепенно опускается. Через некоторое время наблюдаются три зоны: работающего, истощенного и свежего катионита. Жесткость фильтрата будет постоянной до момента совмещения нижней границы зоны умягчения с нижним слоем катионита. В момент совмещения начинается «проскок» катионов Са+2 и Мg+2 и увеличение остаточной жесткости, пока она не станет равной жесткости исходной воды, что свидетельствует о полном истощении катионита.
где:
еp – рабочая ёмкость катионита, м-экв/м3 Vк – объём загруженного в умягчитель катионита в набухшем состоянии, м3 hк – высота слоя катионита, м
Жи – жесткость исходной воды, г-экв/ м3 Q – количество умягченной воды, м3 а – площадь поперечного сечения фильтра-умягчителя воды, м2 vк – скорость фильтрования воды в катионитовом фильтре
Tк – длительность работы установки умягчения воды (межрегенерационный период)
