Выбор соответствующих типов ионитов

Для успешного решения конкретной задачи необходимо выбрать соответствующий тип ионита. При выборе типа смол руководствуются обычно тремя основными критериями:

типом ионогенных групп и их ионной формой;

видом каркаса, степенью его поперечного связывания и пористостью;

размером и однородностью зёрен смолы (для негранулированных смол - формой материала).

Дополнительными критериями при выборе смолы являются монофункциональность ионита, его чистота, механическая, химическая, термическая и радиационная устойчивость, осмотическая стабильность и т.п.

Степень сшивания смолы оказывает существенное влияние на степень набухания смолы, селективность и скорость установления равновесия. Низкая степень сшивания обусловливает высокую набухаемость при контакте с растворителем. Объём набухшей смолы в значительной степени изменяется с изменением свойств внешнего раствора. Это явление особенно нежелательно при работе в динамическом режиме. Низкая степень сшивания смолы способствует уменьшению различий в сродстве ионов к иониту.

В то же время высокая степень сшивания смолы способствует уменьшению набухаемости и повышению селективности. Вследствие малых изменений объёма (даже при существенных изменениях свойств внешнего раствора) эти иониты имеют преимущества при работе в колонках.

К недостаткам смол с высокой степенью сшивания относят меньшие величины удельной обменной ёмкости и низкую скорость обмена ионов. Кроме того, высокая плотность поперечных связей в ионите ограничивает диффузию больших ионов.

На практике отдают предпочтение смолам на основе сополимера стирола с дивинилбензолом. Сильнокислотные катиониты содержат 8% ДВБ, а сильноосновные аниониты - 4 - 6%.

Сучасні іоніти (4 типів) мають такі загальні практичні властивості для вибору. Слабкокислотні карбоксильні катіоніти - видаляють тимчасову твердість і застосовують, коли твердість тимчасова велика і Жо>Ло. Їх відносно повільна швидкість обміну означає, що вони чутливі до швидкості потоку. Регенерація здійснюється з невеличким надлишком - 105-110 %. Дуже ефективна смола.

Дозволяють зменшувати необхідну кількість кислоти для регенерації. З іншої, вони краще видаляють переважно двовалентні іони, в тому числі іони кальцію та магнію, які пов'язані з гідророкарбонатами. Тому вони не рекомендовані для обробки вапняної води.

Альтернатива на 1 ступені - СУ – знижується кількість реагентів на регенерацію, стабілізується робота всієї ВПУ, покращується якість очищеної води. Але для невеликих швидкостей фільтрування заміна економічно не виправдовується.

Показник	Значення показника при застосуванні
СУ	Purolite С 104
Річна витрата 100% товарної сірчаної кислоти, т/рік
Витрати на закупівлю сірчаної кислоти дол/рік
Кількість потребляемой сирої води, м^3/рік
Вартість сирої води, дол/рік
Кількість стічних вод Н-фільтрів, м^3/рік

 

Сильнокислотні - РОЄ залежить від катіонного складу води. Важливо правильне проведення регенерації: HCl більш ефективна, тому що Н₂SO₄ не цілком дисоціює у звичайно використовуваних концентраціях. Ще важливо, щоб смола не поглинула багато Са, тому що можливо відкладення СаSO4, особливо при регенерації H₂SO₄. Є і протилежний досвід. Труднощі в зберіганні.

Низькоосновні аніонні смоли - ємність залежить від складу води, збільшуючись при зменшенні концентрацій сильних кислот; видаляють тільки сильні кислоти. Регенерація здійснюється при 130 % ступеня регенерації. Добре видаляє СО₂. Доволяють зменшувати необхідну кількість основи для регенерації, більш стійкі до отруєння органікою, ніж ВОА.

Високоосновні аніоніти - видаляють аніони сильних і слабких кислот, гірше - SiO₂. На практиці потреби регенератів складають від 150 до 500 %, таким чином ефективність їх помірна. Широко застосовуються.

Аніоніти, крім і/о, здатні до сорбції та десорбції органіки природного походження (гумінові кислоти), хоча це їх додаткова “послуга”. Тому необхідно проблему видалення органіки вирішувати на передочистці.

Розроблені низькоосновні смоли, що демонструють високоосновну ємність до 40 % і спроможні видаляти SiO₂ при регенеруємості, близькій до звичайних низькоосновних смол. Очевидно, що об'єм очищеного розчину буде тим більше, чим більше обмінна ємність і його вибірність до видаляємих іонів. У практиці експлуатації для підвищеної економічності іонітного опрацювання води не прагнуть до одержання max обмінної ємності і звичайно вибирають оптимальний розмір питомої витрати реагенту, що забезпечує достатньо глибоке видалення з води поглинених іонів і достатньої обмінної ємності, не викликаючи в той же час надмірних витрат на регенерацію іонітів. Питома витрата реагенту виражається в грамах цієї речовини, витрачених на витиснення з іоніту 1 г-екв поглинених іонів.

 

У числі технічних характеристик іонітів варто згадати показники інтенсивності промивання іонного шару, необхідної для забезпечення гарної регенерації іоніту і виражається в л/см² (інтенсивність спушування в залежності від функціональних властивостей іонітів від 1- до 3) і питома витрата води на його відмивку після регенерації, що вимірюється в м³ води на м³ вологого іоніту (звичайно від 3-4 до 15-20 м³/м³).

Умови збереження і експлуатації іонітів вказуються у відповідних документах. Наслідуючи всім рекомендаціям можна забезпечити довге життя і ефективну експлуатацію іонітів та відповідного обладнання.

Іоніти можна знищити: розчиненням у суміші азотної та сірчаної кислоти, або спалюванням при 450-480 ^оС.

Середній термін служби іонітів

Тип	Знос, % рік	Втрата загальної ємності, % рік	Термін служби, роки
CuKK	2-4	1-3
СлКК		1-3	6-10
ВOA	2-4	5-8	4-8
НОА	2-4	3-5	2-4

Наведені наближені значення при якісному обслуговуванні і оперативному керуванні.