Иониты (катиониты и аниониты), их природа, строение, свойства.

По характеру своего действия ионообменные вещества подраз­деляются на катиониты и аниониты. В-ва, обменивающие ка­тионы, наз катионитами, а обменивающие анионы — анионитами.

Катиониты диссоциируют на неб, подвижные и способные к ионному обмену катионы (например, Н⁺) и высокомолекулярный анион (R^m-1), а аниониты дают мелкие, легко перемещающиеся анионы (например, ОН^-) и высокомолекулярный катион (Rⁿ⁺).Катиониты со смешанными функциональными группами встречаются в следующем сочетании: 1) сульфокислые и оксифенольные; 2) сульфокислые и карбоксильные; 3) остатки фосфорной кислоты и оксифенольные; 4) мышьяковокислые и оксифенольные; 5) карбоксильные и оксифенольные.Сильнокислотные катиониты вступают в реакцию ионного обме­на с растворенными в воде солями в нейтральной и кислой средах (сульфо- и фосфорнокислые катиониты).

58.Термический метод умягчения воды.

При нагревании воды до кипения происходит превращение гидрокарбонатов кальция и маг­ния в карбонаты по следующим схемам:

Са (НСО₃)₂↔СаСО₃ ↓+ СО₂ + Н₂О

Мg (НСО₃)₂↔МgСО₃ + СО₂ + Н₂О

Эти обратимые процессы можно почти целиком сместить вправо за счет кипячения воды, так как при высоких температурах раство­римость двуокиси углерода понижается. Однако полностью устра­нить карбонатную жесткость нельзя, так как углекислый кальций хотя и незначительно (около 9,95 мг/л при 15°С), но растворим в во­де. Растворимость МgС0₃ достаточно высока (110 мг/л), поэтому при длительном кипячении он гидролизуется с образовмало­растворимой (8 мг/л) гидроокиси магния:

МgСО₃ + Н₂O ↔Mg(OH)₂↓+ СО₂

Кипячением частично устраняется сульфатная жесткость, так как растворимость сульфата кальция падает с увеличением темп. Этот метод может применяться для умягчения воды, содер­жащей преимущественно карбонатную жесткость и идущей для пи­тания котлов низкого и среднего давления.

59.ИМПФИРОВАНИЕ (ПОДКИСЛЕНИЕ) Процесс перевода карбонатной жесткости в некарбонатную пу­тем добавления к воде минеральной кислоты называется импфированием Многие производства требуют отсутствия в воде карбонатной жесткости и допускают при этом наличие некарбонатной. Напри­мер, из жесткой воды, идущей для охлаждения, при большом темпе­ратурном перепаде на стенках аппаратуры может отлагаться карбо­нат кальция. Импфирование осуществляется добавкой к воде соляной или серной кислоты в количествах, эквивалентных карбонатной жест­кости. При этом протекают реакции

Са(НСО₃)₂ + 2НСl↔СаСl₂ + 2Н₂О + 2СО₂

Mg(НСО₃)₂ + Н2SО₄↔МgSО₄ + 2Н₂0 + 2СО₂

Метод подкисления удобен тем, что он не требует громоздкого реагентного хозяйства, химическая реакция протекает быстро и от­сутствуют осадки. К недостаткам этого процесса относятся высокая стоимость и необходимость тщательного контроля за добавкой кис­лоты. Контроль удобно осуществлять автоматически измерением электропроводности воды, увеличение которой говорит о наличии свободной кислоты.

60. Дистилляция и вымораживание. При дистилляции воду на­гревают до кипения, пары проходят через холодильник, конденси­руются и дистиллят собирается в приемник. Этим способом можно освободиться от растворенных нелетучих веществ.

При вымораживании растворенных солей пользуются тем, что при замерзании концентрированных растворов первые порции льда состоят из чистого растворителя с малыми включениями раст­воримых солей, которые при повышении темп плавятся пер­выми.

61.Электрохимический метод.

Этот метод обессоливания воды ос­нован на использовании электродиализа и электроосмоса.Принцип опреснения воды электрохимическим способом основан на электролизе находящихся в ней солей при пропускании электри­ческого тока. При этом на аноде протекает процесс окисления анио­нов, а на катоде — восстановления катионов. Катодное и анодное пространства изолируются от основного потока диафрагмами.Анодной диафрагмой служит керами­ка или микропористая резина, катодной — асбестовая ткань. В анодную камеру по­гружают электрод из магнетита

62.Ионообменный метод. Этот метод обессоливания сводится к фильтрованию воды через Н^– и ОН^– ионитовые фильтры. При этом протекают следующие процессы:

НR + NaCl ↔NaR + НС1; RОН + НС1↔Н20 + RС1или

2НR + Са(НСО₃)₂ ↔ СаR₂+ 2Н₂С0₃

Н₂СО₃↔Н₂О + СО₂

Углекислоту удал дегазацией, продувая через воду воздух, или разбрызгиванием в градирнях.Регенерация Н-катионитовой загрузки производится 1—1,5%-ным раствором Н₂S0₄ или 3—7%-ным раствором НСl; регенерация анионитовых фильтров ROH осуществляется 4-5 %-ным раствором NaOH или NaHCO₃. Этим методом можно довести обессоливание до 10-15 мг\л остаточных солей.

Метудализ воды соед жел и марганца

Содерж железа и марганца в воде питьевого кач не должно превышать значений 0,3 и 0,1 мг/л соответственно. Для подземных вод большинства регионов страны характерно превышение этих нормативов в разы и даже десятки раз.

Сущ разлметоды очистки воды от этих соединений, которые можно условно разделить на реагентные и безреагентные. Осн безреагентных методов является предварительное аэрирование воды, которое может осуществляться различными способами, и последующее фильтрование через зернистую загрузку, например через кварцевый песок. К реагентным относятся методы, связанные с применением хлора, перманганата калия, озона, извести, коагулянтов и т.п., которые добавляют непосредственно в воду.

Удаление кремниевой кислоты

Достаточно часто для удаления соединений кремния из воды использ такой доступный и дешевый продукт, как гашеная известь. Этот реагент, представляющий собой сильное основание – Са(ОН)₂, взаимодействует с кремниевой кислотой, в результате чего происходит образование нерастворимого силиката кальция. Практика показывает, что введение в воду гашеной извести позволяет снизить содерж примесей кремния до 0,3–0,5 мг/л.Другим распростр способом, позволяющим снизить содерж примесей кремния, является обработка воды магнезитом.. Аналогичные химичпроц протекают и при обработке воды обожженным доломитом – CaMg(CO3)2. После прокаливания этот минерал превращается в смесь оксидов кальция и магния, которые, взаимод с водой, превращаются в соответствующие гидроокиси, реагирующие с кислотным остатком кремниевой кислоты. В ряде случаев удаление соединений кремния проводится на стадии осветления и обесцвечивания.. Удаление из воды соединения кремния может осущ также с помощью мембранного метода, имеющего, однако, существенный недостаток. Как показали исследования по обессоливанию воды с высокой минерализацией, на поверхности мембраны происходит полимеризация соединений кремния, переход их в коллоидное состояние.

65.Обесфторирование и фторирование воды.Обесфторивание -метод удаления фтора из воды.Об.природных вод производят методами фильтрации, осаждения, гиперфильтрации, ионного обмена. Метод фильтр основан на обменной адсорбции ионов при пропуске обесфториваемой воды, содержащей не более 8 мг/л взвеси и общее количество солей до 1000 мг/л, через сорбент - активированную окись алюминия. Обесфтор воды происх в результате обменной адсорбции анионов фтора и сульфат-иона. Этот метод прим при обработке поверхн вод, когда кроме обесфторивания треб еще осветление и обесцвечивание, а также для обработки подземных вод при необходимости их одновременного реагентного умягчения и обесфторивания. Удаление фтора из воды с помощью трикальцийфосфата..

ФТОРИРОВАНИЕ ВОДЫ - добавление в нее фтора в виде порошков, гранул или растворов фторсодержащих соединений, таких, как кремнефтористый или фтористый натрий, кремне-фтористый аммоний, кремнефтористая и фтористоводородная кислота, фтористый калий или алюминий при концентрации его в исходной воде менее 0,5 мг/л Оптим. содержание фтора в питьевой воде 0,8—1,2 мг/л. Фтораторные установки могут дозировать фторсодержащие реагенты в сухом и жидком видах. 66.Углекислота и ее формы.

При химичанализе различают углекислоту: 1) общую; 2) гидрокарбонатную; 3) карбонатную; 4) свободную; 5) равновесную и 6) агрессивную.