Натрий катионитовые фильтры, устройство и принцип работы
Промышленность сегодня достигла такого высокого уровня развития, что производить качественные товары нужно продуманно, тщательно подбирая, что материалы, что оборудование. В данном случае речь идет о качестве воды. Это раньше люди не особенно разбирались мягкая вода или жесткая, какие примеси содержит тот или иной вид чугуна или стали. Сегодня же даже паровые турбины должны работать на мягкой воде, так они просто прослужат дольше, и выработка электроэнергии будет проходить с меньшими потерями. И хотя натрий катионитовые фильтры, это не последнее слово в сфере умягчения, а, тем не менее, они по-прежнему создают конкуренцию другим фильтрующим установкам.
Необходимость умягчения воды в быту и промышленности
Из всех отраслей самой водозависимой является отопительная. Пусть и топить в домах нужно не круглый год, но, тем не менее, подавать горячую воду в дома потребителей нужно круглогодичо. И вот с этого момента начинаются проблемы. Использовать в котельной неочищенную воду означает сократить работу котла, как миниму на треть, а то и больше. Хотя всем давно известно, что вода по умолчанию может быть мягкой, но таких районов на земле не так много. А потому, умягчение воды в быту и промышленности – это не просто прихоть, это реальная экономия, без которой в современных условиях очень сложно обойтись.
Что дает мягкая вода котельной?
Экономия от использования мягкой воды
Отопление и водоснабжение
Сокращение расхода элекэнергии
Увеличение срока службы котла
Сокращение расходов на обслуживание котла
Сокращение расходов на средства по очистке котла накипи
Но самым большим достижением от применения умягчения можно считать значительное снижение риска взрыва котла. Чем больше нарост накипных отложений на стенках котла, тем выше риск перегревания. Накипь ведь работает исключительно, как блокатор передачи тепла. И потому нагревая воду неочищенную, в котле образуется корка, которая постепенно блокирует передачу тепла в воду. При этом весь нагрев должен где-то оставаться. И он действительно остается. Внутри металла. Таких постоянных нагрузок не вынесет даже самый закаленный металл. Потому раньше, до того, как воду научились умягчать, случаи взрывов в котельных были далеко не редкими. Используя мягкую воду, главный инженер производства получает, прежде всего, безопасность.
Залогом надежной работы котла может быть либо чистая внутренняя его поверхность, либо использование мягкой воды. Постоянные чистки достаточно трудоемки и далеко недешевы. Впрочем, и поверхности бытовых и промышленных котлов от постоянных чисток ровность и гладкость не сохранят. Что собственно и сокращает срок службы. Т.к. в новые царапины накипь набивается быстрее, и устранить такие наросты сложнее.
Умягчать же воду в быту и промышленности можно по-всякому. Для умягчения воды можно использовать ионообменные умягчители воды. Принцип работы натрий катионитовых фильтров основывается на следующих постулатах:
Натрий катионитовые фильтры работают на том же ионообменном принципе. Что собой представляет такая установка? Это большой цилиндр, сверху и снизу которого установлены полусферы, в качестве днищ. Внутрь такого днища закладывают ионообменную смолу или катионит. В его качестве могут применять – сульфоуголь, универсальный катионит. При надобности наполнителем могут стать и другие ионообменные материалы.
Что собой представляет тот же сульфоуголь? Это антроцит, предварительно раздробленный. Перед использованием его протравливают серной кислотой. Универсальный катионит продукт исключительно химических реакций. Он, конечно дороже сульфоугля, но он и экономичнее. Обменная способность у него гораздо выше, да и устойчивость к высоким температурам намного выше. Для удешевления рекомендуют использовать смесь сульфоугля и универсального катионита.
Под засыпкой расположен дренаж, внутри которого спрятан коллектор. К коллектору привинчено большое количество труб, на концах которых есть штуцеры. Такое устройство натрий катионитовых фильтров позволяет равномерно распределить проходящую воду. И это же позволяет застраховаться от чрезмерного вымывания катионита из устройства. Место между катионитом и дренажем заливают бетоном, чтобы жидкость не задерживалась. Сверху цилиндра расположен распределитель. Это может быть крестовина или кольцевая труба. Такой распределитель гарантирует равномерное наполнение фильтра водой.
Для того, чтобы обслуживающий персонал понимал, что происходит внутри умягчающей установки на крышке фильтра смонтированы стеклянные, прозрачные люки. Дополняют установку провода. Один подает неочищенную воду, второй подает соляной раствор, третий выводит мягкую воду. Обязательно в такой установке есть места для отбора проб, что для необработанной воды, что для уже умягченной.
Схема и регенерация натрий катионитового фильтра ФИПА
В катионитовой установке обойтись без системы автоматической регенерации невозможно. Потому любой натрий катионитовый фильтр ФИПА снабжается мерным солевым баком. Соль для регенерации катионита может храниться в таком баке, либо в мокром виде, либо в сухом. То есть это могут быть таблетки, а может быть готовый соляной раствор. Для последнего вида растворителя, мерный бак производят в виде цилиндра с загрузочным отверстием через крышку. Дренаж располагается в днище. Доступ к нему перекрывают несколькими гравийными слоями. Это нужно для того, чтобы при сливе накопившегося осадка, соль очистилась от примесей ненужных. Соль засыпают в такой бак на определенный уровень, потом добавляют воду. Полученный раствор по мере необходимости добавляют в системы умягчения.
Работает подобный фильтр на ионообменном принципе. Всего работу можно образно разделить на четыре больших этапа. Это собственно умягчающий этап, перетряска катионной засыпки, регенерация и этап отмывания.
Что собой представляет каждый из этих этапов работы умягчающего фильтра? Любой катионит, который используют в ионных процессах, перенасыщен натрием по умолчанию. Воду подают в установку, она медленно просачивается через катионную засыпку. При этом происходит обмен. Соли известковости остаются в слое катионита, поменявшись местами с натрием, который уходит в мягкую воду. Данный процесс идет ровно до тех пор, пока катионит содержит натрий. Как только натрий заканчивается обменные процессы прекращаются, и наступает время регенерации (см. рис 1).
И закрепляется все это этапом отмывки. Под ним понимают промывку системы водой, для того, чтобы вымыть из катионита остатки лишней соли и грязи. Чтобы система полностью была готова к работе. На этом последнем этапе делают забор проб воды. Когда анализ таких проб показывает, что вода достигла оптимальных показателей, прибор можно запускать в работу.
В котельных натрий катионитовые фильтры ФИПА для улучшения качества умягчения и для повышения надежности используют не один этап очищения, а два. Первый делает воду мягкой до уровня двести микрограмм, а уже второй этап рассчитывают так, чтобы довести воду до того уровня умягчения, который необходим.
Может в систему добавляться еще одну схему, который называется деаэрация или дегазация. Его используют в паровых котельных или в тех отраслях, где нужна сверх очищенная вода или качественный пар без примесей.
На том же обменном принципе работы действует простейший умягчитель, который сегодня можно легко найти во многих квартирах. Это фильтр-кувшин. Тоже своего рода мини катионитовый фильтр ФИПА. И все минусы, свойственные для такого фильтра, переносятся и на большие промышленные установки. Если решите купить такой фильтр, то знайте, цена очень «кусается». Единственный фактор, который их спасает и помогает до сих пор оставаться на плаву – очень высокое качество умягчения, которое к тому же можно регулировать, просто добавляя или удаляя определенное количество катионита.
Большой недостаток такой схемы умягчения воды – постоянная необходимость восстанавливать способность катионных смол к умягчению и постоянная необходимость, спустя определенный период времени полностью регенерировать засыпку. То есть данный вид умягчения громоздок, затратен, но с высоким качеством выхода. И при малом количестве воды, которое теряется при очистке. Тот же обратный осмос таким фактом похвастаться не может, там почти сорок процентов проходящей через систему воды уходит в никуда. Т.к. слишком много воды сливается в канализацию. Да и процесс умягчения протекает очень медленно. И нужен постоянно подключенный насос, чтобы нагнетать в установке обратное давление.
Фильтры натрий-катионитовые.
Назначение.
Натрий-катионитные фильтры предназначены для получения умягченной воды, используются в схемах водоподготовительных установок электростанций, промышленных и отопительных котельных, различных технологических процессов.
Типы фильтров
По способу проведения регенерации фильтры бывают :
При параллельноточном способе регенерации обрабатываемую воду и регенерационный раствор пропускают через фильтр в одном и том же направлении.
При противоточном способе регенерации обрабатываемую воду и регенерационный раствор пропускают через фильтр в противоположных направлениях.
По схеме умягчения:
1. Одноступенчатое I NA-катионирование
Для получения умягченной воды, используемой для питания водогрейных котлов и подпитки теплосети закрытого типа, применяется следующая схема одноступенчатого NA-катионирования (см. рисунок). Исходной водой при этом является водопроводная или артезианская. После прохождения фильтра вода направляется в деаэратор, в котором происходит удаление агресивных газов. В случае применения этой схемы очистки в обработанной воде остаточная общая жесткость составляет 0,1-0,2 мг-экв/л, свободная углекислота отсутсвует, концентрация свободного кислорода не превышает 20 мкг/л.
2. двухступенчатое II NA-катионирование.
Подготовка воды на ГРЭС и ТЭЦ производится по схеме см рисунок. В этом случае обрабатываемая вода поступает на NA-катионитовый фильтр I ступнеи, в котором происходит удаление основного количества ионов Са и Мд. Оставшиеся катионы жесткости поглощаются фильтром II ступени. В ряде случаев воду после Na-катионитного фильтра I ступени подкисляют, в результате чего при взаимодействии ионов Н+ с бикарбонатами НС03
образуется свободная углекислота. Для её удаления из обрабатываемой воды между I и II ступенями Na-катионирования устанавливают декарбонизатор.
Устройство и принцип работы
Фильтры натрий-катионитные представляют собой вертикальный сосуд из цилиндрической обечайки с приваренными к ней эллиптическими днищами в который частично загружается катионитом или сульфоуглем.
Фильтр состоит (см рисунок) из следующих основных элементов:
Корпус с эллиптическими днищами
Порядок установки
Установите на заранее подготовленый фундамент фильтр вертикально на опоры и закрепите.
Cмонтируйте фронт трубопроводов обвязки, арматуру и манометры в соответсвии с проектом или сборочным чертежом. Соедините отводящие и подводящие вентили 5,6,7,8,9,10 и вентили 11,12 трубопроводами по проекту и закройте их.
Заполните фильтр водой, для чего откройте вентиль 11 полностью, затем плавно открывая вентиль 8, заливайте водой до ее выхода через вентиль 11.
Закройте вентиль 11 после заполнения фильтра водой.
Откройте поочередно вентиль 12 и краники 14, спустите оставшийся воздух.
Закройте вентиль 12 и краники 14 при вытекании из них воды потом закройте вентиль 8.
Произведите гидроиспытание фильтра пробным давлением 0,9 МПа (9 кгс/см2).
Устраните дефекты возникшее при монтаже, выявленные при гидроиспытании.
Подготовка к работе
Слейте воду из натрий-катионитного фильтра, для чего откройте вентиль 11, затем вентиль 9 (см.рис.) до полного вытекания воды.
Закройте вентили 9 и 11.
Снимите заглушку штуцера 4 и крышку люка 20 и проверьте надежность крепления и исправность колпачков 15.
Примечание: Допускается в целях сохранения целостности дренажных колпачков поставлять их в отдельном деревянной ящике.
На монтаже необходимо установить колпачки на ложное дно. Монтаж колпачков произвести через указанные штуцер и люк, головку втулки
колпачка держать через отверстие в приварите нижнего днища.
Порядок работы фильтра
Техническое обслуживание
Меры безопасности
Вскрытие люков разрешается производить только при полном отсутствии давления в фильтре.
Необходимо следить, чтобы перед вскрытием люков и загрузкой катионита вентили были закрыты.
Перед закрытием люков необходимо убедиться в отсутствии внутри посторонних предметов.
Натрий катионитовый фильтр: устройство, принцип работы и его регенерация
Принцип работы натрий катионитового фильтра
Чтобы сделать воду более мягкой, чтобы стенки не зарастали неприятным проблемным налетом, нужно начинать с обработки воды. Убрать из нее лишнее, можно разными способами. На сегодня групп таких методов всего две:
Каждый из предложенных методов может похвастаться, как достижениями, так и плохими сторонами. Идеального метода умягчения любого водного ресурса до сих пор не изобрели, и потребителю приходится выбирать, голосуя рублем за тот или иной прибор.
Старейшим прибором-умягчающим воду остается ионообменный фильтр. Устройство у него простое и работает он на доступном принципе. В состав такого устройства входят следующие элементы:
Бак для восстановительной соли
Возможно дополнительный корпус очиститель
Рассматривая саму работу прибора, нужно понимать отличия между прибором для домашнего использования и прибором для промышленных нужд. Секрет состоит в том, что при промышленном использовании устройство может быть многоступенчатым и занимать много места. В квартире же такой прибор можно встретить в виде кувшина. Иногда это может быть магистральный подвид. Поскольку в быту его используют для производств, прежде всего, воды для внутреннего потребления в пищу и питье, то замена картриджа здесь будет постоянным процессом. На производстве питьевое качество не обязательно и тогда картриджи подвергаются восстановлению. Na натрий катионитовый фильтр в таких цепочках может быть многокорпусным. Пока один картридж приводят в рабочее состояние, другие за него работают.
Такого типа прибор относится к группе химических очистителей. У любого потребителя возникнет вопрос – как же так получается, что производство питьевой воды связано с химикатами? Но процесс реакции здесь заложен в восстановлении, и при производстве питьевой воды картридж меняют, а не восстанавливают, потому соляные растворы в питьевую воду не попадают.
Что же касается принципа работы натрий катионитового фильтра ФИПА, то это специально разработанная гелиевая смола, вся напрочь состоящая из натриевых шариков. Именно таким наполнителем набивают картридж, и он занимается удержанием вредных минералов. Способствует этому бурная реакция между натрием и солями, образующими корку. Кальций и магний липнет к катиониту, как магнит. Так что ионный обмен – это сердце na катионитового фильтра принцип работы его. Когда встречаются грязная минеральная вода и смоляные шарики, переполненные натрием происходит быстрая замена. И для данной реакции ничего дополнительного подключать не нужно. Исключительно быстрая, естественная реакция.
Натрий без проблем уступает свое место в картридже вредным солям, а они прилипают к основе очень основательно. Но, тем не менее, картридж можно вновь вернуть в работу, и без особых усилий. При этом воду греть не нужно, не нужно какие-то растворители добавлять, чтобы ионообменный процесс происходил. В этом простота и удобство данного устройства и состоит. Он работает сам по себе.
Назначение и устройство
При таких проблемах, какие вызывает известковая водица, о полезности умягчителей думать не приходится. Можно привести массу примеров, когда назначение работы устройств помогает решить головоломные задачи. Одним из главных недостатков и грубейших последствий применения грязной воды является образование плотного покрытия на нагревательных и нагреваемых поверхностях. Накипь плохо передает тепло, блокирует его на корню. И любой нагревательный элемент начинает барахлить, если этот блокатор не устранить, с его поверхности. Работа натрий катионитового фильтра состоит в том, чтобы не допустить образования таких отложений. Тогда нагревательные линии не будут испытывать перегрузки.
Ведь при плотном, практически гипсовом покрытии, даже обычное дно кастрюли начинает перегреваться. В саму кастрюлю в воду находящуюся в ней тепло почти не идет, при этом дно раскалено до предела. Постоянно работать в таком режиме даже закаленный чугун не сможет. Он постепенно начнет плавиться, а если материал будет другой, то возможны разрывы. Если потребитель хоть раз видел разорванные железные трубы, то чаще всего причина таких разрыв перегрев, в следствии применения «плохой» воды.
Na катионитовый фильтр – это простая в техническом плане конструкция. Рассмотреть ее можно на примере стандартного питьевого кувшинного очистителя. Корпус пластмасса, прозрачная причем, чтобы потребители видели количество набираемой воды. Внутри еще один резервуар, к которому прикручивают съемный картридж. Внутри него гелиевая натриевая смола и располагается. Пропускная способность у такого прибора не самая высокая, но для потребления семьи из трех человек, вполне достаточная. Завершает картину крышка. В резервуар заливают воду, она просачивается в корпус через фильтрующий картридж. Ничего лишнего, максимальная простота и доступность.
Если прибор представляет собой целую водоподготовительную систему, то там есть блок управления, восстановительные баки. И устройство само следит, как картридж засоряется. Подается сигнал, вода идет по обводному каналу. Картридж система вынимает сама и переносит в бак с восстановителем, где уже есть растворенный солевой раствор. Нагрузка на другие фильтры в это время увеличивается. Но на этом система и работает.
Аналоги: магнитный и электромагнитный фильтр
Купить, достать любой тип фильтра не составит труда. У потребителей масса возможностей. Но у прибора есть конкуренты. И вот тут некоторые потенциальные покупатели заходят в тупик, ведь продавцы начинают рьяно предлагать свою продукцию. Как тут не ошибиться? В этом случае потребителю лучше заранее ознакомиться с предложенными на рынке технологиями, чтобы точно понимать, что и как работает.
Самыми популярными аналогами дорогого для магистрального обслуживания ионизатора являются два типа очень схожих между собой фильтра, работающих на основе силы воздействия магнитного поля. Таких фильтрующих установок на рынке два подвида. Причем один практически не используется, а другой очень даже и строго по прямому назначению. У магнитного фильтра слишком много ограничений, чрезвычайная чувствительность не дала занять свое место на рынке.
Ученые долго пытались понять, как и где просчет, почему такие возможности, которые дает силовая обработка, не используются полностью? Только синтез электричества и магнитного воздействия дал исчерпывающий ответ. Только усиление сигнала за счет электричества помогло сделать поле более долговечным и сильным. Под таким влиянием соли вредностей начинали менять свою форму и размеры. Трансформировавшись, стремление к осадку у солей осталось. Но новая форма позволила им только качественно устранять с поверхностей самый осадок. И плюсом данного эффекта стал тот факт, что происходит все на ионном уровне, и значит, поверхности останутся чистыми и не поврежденными. Достать в неудобные места и проходы бывает очень сложно, а с такой обработкой проблема отпадет сама собой. Так что н катионитовые фильтры не единственные в своем роде уникальные умягчители, есть еще приборы, которые еще и внутренние поверхности поддержат в чистоте, без усилий со стороны человека.
У просто магнитного чистильщика большим минусом был тот факт в работе, что положительный эффект от облучения полностью гасился простыми рабочими моментами. Вода текла по трубам слишком быстро или просто была в застое. Температура нагрева воды была слишком высокой. Из-за этого эффект пропадал.
Регенерация na натрий катионитовых фильтров
Самым уязвимым местом фильтров натрий катионитовых фипа является их невозможность работать непрерывно, без каких-либо затрат и обслуживания. Они требуют восстановления и частого. И чем более загрязненная вода, тем чаще придется менять картриджи или восстанавливать. Замены делают при производстве питьевой воды, восстанавливают во всех остальных случаях.
Происходит регенерация натрий катионитовых фильтров солью восстановителем прямо тут же в установке, без отрыва от основного процесса водоподачи и очистки воды. Для этого делают установку многоступенчатой и снабжают каждый фильтр баком-восстановителем. Есть пульт управления, куда посылает система сигнал, как только картридж забивается. Настроить период замены можно самостоятельно. Выставляется либо период времени или же количество очищенных литров. По истечении срока, автоматически подача воды прекращается. Эксплуатация и регенерация прибора солью полностью останавливается, именно этой части, что должна быть восстановлена. Загрязненный картридж перемещают в бак с раствором-восстановителем. Так, же как натрий оставляет свое место солям, точно также соли вымываются из картриджа под напором большого количества натриевого раствора. Так что восстанавливают силу очистную таких катионитовых фильтров для воды с помощью сильного соляного раствора. Только соль в цене больше специализированная, с высоким содержанием натриевых веществ. Купить ее можно везде, стоит она мало, но большой расход делает процесс восстановления картриджей недешевым. Особенно, если с водой работают круглосуточно и картриджи засоряются очень быстро.
Эксплуатации и обслуживание
Работает натриево катионитовый фильтр ФИПА на умягчение лучше всех, но необходимость его постоянно приводить к первоначальному виду делает очень неудобным. Да и в практически забитом картридже, качество очистки разительно отличается от чистки свежим картриджем. Сам прибор по цене не очень дорогой, чем и соблазняет потребителей, но в дальнейшем многие разочаровываются, т.к. постоянные замены складываются во внушительную сумму затрат. Для получения питьевой воды такой прибор подходит, а вот при обработке больших объемов и с высоким показателем известковости, его лучше не эксплуатировать. Очень быстро можно устать от этих постоянных хлопот. Очень сильно такие труды напоминают чистки поверхностей. Разве только поверхности не портятся, а трудозатраты не меньше.
Умягчение воды методом натрий-катионирования
Технология умягчения воды на основе ионного обмена, а именно, на основе Натрий-катионирования основывается на химических реакциях обмена ионами – т.е. одни ионы (в нашем случае – ионы, формирующие жесткость воды – Кальций, Магний) извлекаются из воды, а взамен их в воду «добавляются» ионы замещения. В случае с использованием Na-катионирования такими «замещающими» ионами становятся ионы Натрия, не вызывающие эффекта «накипеобразования».
В виде набора химических реакций этот процесс можно выразить следующим образом:
(R в контексте рассматриваемых химических реакций представляет собой комплекс катионита, упрощенно называемый анионитной частью катионита) можно представить в виде следующих уравнений:
— 2NaR+ Ca(HCO3)2 ↔ CaR2 + 2NaHCO3– где гидрокарбонат кальция в процессе обмена преобразуется в гидрокарбонат Натрия с фиксацией ионов кальция в матрице ионообменного материала;
— 2NaR+ Mg(HCO3)2 ↔ MgR2 + 2NaHCO3 – где гидрокарбонат магния в процессе обмена преобразуется в гидрокарбонат Натрия с фиксацией ионов магния в матрице ионообменного материала;
— 2NaR+ CaCl2 ↔ CaR2 + 2NaCl– где аналогичным образом происходит замещение хлорида кальция на хлорид натрия;
— 2NaR+ MgSO4 ↔ MgR2 + Na2SO4– где сульфат магния преобразуется в сульфат натрия;
— 2NaR + CaSiO3 ↔ CaR2 + Na2SiO3– где силикат кальция преобразуется в силикат натрия.
Реакции ионного обмена обратимы.
Это один из важнейших принципов, на которых строится работа фильтров – умягчителей, в которых используется ионообменный материал. Суть обратимости процесса лежит во многократной возможности протекания реакций замещения.
По мере пропускания воды через слой катионита количество ионов натрия, способных к обмену, уменьшается, а количество ионов кальция и магния, задержанных в матрице катионита, возрастает, то есть емкость катионита «истощается». Поэтому при возрастании в воде концентрации ионов натрия по сравнению с остающимся количеством ионов кальция и магния, процесс поглощения ионов Ca 2+ и Mg 2+ из воды замедляется, и равновесие реакций начинает сдвигаться в левую сторону. Это может привести к «проскоку» «сырой», не умягченной воды в фильтрат.
Чтобы этого избежать, следует провести регенерацию ионообменной смолы – пропустить через слой катионита реагент, который восстановит обменную емкость катионита – раствор хлорида натрия. На практике, раствор хлорида натрия, представляет собой насыщенный раствор пищевой (поваренной) или технической очищенной соли, с плотностью раствора, примерно равной 1,13.
Выбор хлорида натрия в качестве реагента для регенерации катионита процесса Na-катионирования не был случайным. Прежде всего, он привлекает своей доступностью и относительной дешевизной. Кроме того, основные продукты регенерации катионита (соединения, возникающие в процессе пропускания насыщенного раствора хлорида натрия через ионообменный материал) – это соли CaCl2, MgCl2, которые являются веществами, хорошо растворимыми в воде. Это их выгодно отличает, например, от СаСО3 (если бы регенерация проводилась карбонатом натрия (Na2CO3)) или CaSO4 (если бы регенерация проводилась сульфатом натрия (Na2SO4)).
Процесс регенерации катионита может быть представлен следующим образом:
Учитывая эффективность и технологичность используемых НПП «Национальный центр водных технологий» ионообменных материалов, срок их службы составляет, в среднем, от 4 до 7 лет, после чего необходимо осуществить замену катионита.
Факторы, влияющие на эффективность работы технологии.
При построении систем умягчения воды важно понимать, что на эффективность работы таких систем оказывают влияние несколько факторов, таких как:
— общая минерализация воды;
— водородный показатель воды (рН);
— общие органолептические характеристики воды, такие как цветность и мутность;
— наличие в воде соединений железа и органики.
Влияние общей минерализации на эффективность работы системы умягчения.
При построении комплексов умягчения воды важно учитывая общую минерализацию исходной воды, а также ее общий ионный состав.
При увеличении минерализации обрабатываемой воды (а увеличение идет, в основном, за счет увеличения содержания в воде натрия), получение глубокоумягченной воды традиционным Na-катионированием (в том числе даже двухступенчатым) становится все более проблематичным.
Проблема эффективности протекающих ионообменных процессов вызвана тем, что с ростом концентраций натрия в исходной воде и фильтрате, вступает в силу Закон действующих масс – повышение концентрации в воде иона, содержащегося в катионите (продукта реакции), согласно этому закону, тормозит реакции умягчения воды или регенерации катионита.
Следовательно, чем выше минерализация исходной воды, которая, чаще всего, сопровождается увеличением концентрации ионов натрия, тем больше концентрация ионов натрия в умягченной воде (за счет переноса ионов натрия с матрицы катионита в фильтрат после закрепления на матрице ионита ионов кальция и магния) и, следовательно, выше противоионный эффект, что приводит к увеличению остаточной жесткости фильтрата.
Концентрация противоиона определяется не только начальным содержанием иона натрия в исходной воде, но и тем количеством натрия, которое будет вытеснено из катионита в процессе обмена на ионы жесткости – кальция и магния. Следствием этого становится проскок ионов кальция и магния в фильтрат, что ведет к недостаточной эффективности работы фильтров-умягчителей.
Таблица 1.Ориентировочные значения жесткости воды после натрий-катионирования в зависимости от минерализации исходной воды, при условии, что минерализация формируется за счет роста содержания ионов натрия.