Принцип работы и преимущества ионообменного фильтра для воды. Ионообменный фильтр
Ионообменные фильтры для очистки воды
≡ 21 Март 2017 · Рубрика: Очистка водыА А А Размер текста
Содержание статьи:
Вода из-под крана не всегда имеет высокое качество. Это относится, прежде всего, к центральному водопроводу. Из скважины получают более чистую воду, но и она содержит примеси. Чаще всего присутствуют кальциевые и магниевые соли, которые называются солями жесткости. Они способны образовывать осадок и откладываться на поверхностях труб и приборов. Особенно страдают водонагревательные приборы, например, бойлеры, стиральные машины. Во время нагревания воды соли быстрее оседают и появляется накипь. Этот осадок создает заторы в трубах, забивает сантехнику, выводит из строя бытовые приборы. Для очищения воды от таких компонентов используют ионообменный фильтр для воды. Способ ионного обмена один из самых эффективных методов смягчения.
Рис. 1 Накипь на приборах
Достоинства и недостатки ионообменной очистки воды
Метод ионного обмена используют в тех случаях, когда минерализация воды довольно высокая, т.е. составляет более ста миллиграммов солее на один литр воды. Ионообменные установки способны справиться со значительной жесткостью.
Рис. 2 Процесс очистки воды ионообменными смолами
У ионообменного метода умягчения воды имеется немало преимуществ. Благодаря этому она получила широкое распространение в промышленности, а также в быту. Но не всегда способ очистки с применением ионного обмена является оптимальным. Имеются у него и минусы, которые делают неоправданным использование такого метода водоподготовки.
К положительным характеристикам относятся следующие.
- Ионообменные фильтры обеспечивают максимальный уровень очистки. Они могут применяться не только для подготовки питьевой воды, но и для очистки промышленных стоков. Прочие методы не способны обеспечить достаточный уровень очистки.
- Этот способ устраняет не только соли жесткости, но и другие растворенные загрязнения, которые способны к ионному обмену.
- Прибор прост в устройстве и использовании. В нем нет сложных частей. Процесс обслуживания включает замену картриджей или восстановление ионообменной смолы.
К недостаткам относят:
- Необходимость восстанавливать или заменять реагирующий компонент, что приводит к дополнительным затратам.
- Использованную ионообменную смолу требуется утилизировать.
- Скорость фильтрации низкая, поскольку ионообменная смола не гидрофильный материал и медленно обменивается ионами.
Стоит отметить, что в современных фильтрах недостатки учтены и уменьшены. Для ускорения ионного обмена используют катализаторы, реагенты расходуются в минимальных количествах.
Все показатели в совокупности делают ионообменный фильтр оптимальным оборудованием для очистки воды от солей жесткости и некоторых других загрязнителей.
Особенности процесса ионного обмена
В основе метода ионного обмена лежит способность определенных веществ изменять ионный состав воды. Такие вещества называются ионообменными смолами.
При просачивании воды с растворенными веществами через фильтрующий наполнитель происходит замена одних ионов на другие. При умягчении воды ионообменная смола задерживает ионы магния и кальция, отдавая взамен ионы натрия. В результате химический состав воды изменяется. При этом получившиеся соли не оказывают негативного воздействия. Они не откладываются в виде накипи и не вредны для человека. Также действует смола и на другие растворенные вещества, задерживая опасные компоненты.
Рис. 3 Технология ионного обмена
Ионообменные смолы – неорганическое вещество с множеством пор. В них вносят различные добавки, улучшающие процесс водоподготовки. Выпускается вещество в виде гранул. Форма и размеры у них бывают самыми различными.
В процессе работы фильтра происходит изменение ионного состава смолы. Скорость процесса зависит от степени загрязненности воды. Через некоторое время ионообменную смолу требуется восстанавливать. Для этого используют поваренную соль или лимонную кислоту.
Восстановление происходит не полностью. Часть замещенных ионов остается на месте, поэтому постепенно ресурс наполнителя вырабатывается. После нескольких циклов смолу в фильтре требуется заменять. Примерный срок службы при правильном восстановлении, которое проводится регулярно, составляет около трех лет.
Оборудование для ионообменной фильтрации
Поскольку сферы применения ионообменных фильтров разнообразны, то и технические характеристики приборов существенно отличаются. Для очистки сточных вод, отличающихся сильной загрязненностью, используют фильтры большого размера, а для бытовых целей подойдут небольшие модели.
В настоящее время фильтры, работающие на основе ионного обмена, представлены приборами из двух групп. Первая группа – модели относительно небольшие, имеющие сменный картридж. Ко второй группе относятся ионообменные колонны. Агрегаты габаритные, состоящие из нескольких взаимосвязанных частей. Обычно в них имеется система автоматической регенерации фильтрующего наполнителя.
Рис. 4 Внешний вид ионообменных фильтров для очистки воды
Ионообменные колонны состоят из трех блоков. В рабочей емкости осуществляется процесс фильтрации, в нем находится ионообменный наполнитель. Выглядит она как герметичный баллон или бак.
Поток воды регулируется клапаном. На нем находится электронный процессор.
Помимо этого, устанавливают восстановительную емкость. В нее засыпают соль. Когда смола истощается и требуется регенерация, то вода подается в восстановительную емкость. Получается насыщенный солевой раствор, которым промывают наполнитель. Промывка осуществляется до максимального восстановления.
В случае картриджных фильтров после истощения наполнителя существует два варианта. В первом случае картридж просто заменяют, т.к. он не восстанавливается. Во втором случае, при использовании регенерирующих картриджей, их вручную промывают в насыщенном растворе поваренной соли, а затем в чистой отфильтрованной воде.
Советуем почитать: Фильтры Гейзер
Поделиться с друзьями: Поделиться с друзьями:oburenie.ru
Ионообменные фильтры для воды: устройство и принцип действия
Ежедневно мы слышим о том, что причиной большинства заболеваний является качество воды, которая употребляется человеком если не для питья, то точно для приготовления пищи. Но как же быть, если ее состав оставляет желать лучшего? Ответ один - использовать ионообменные фильтры.
Свойства
Для очистки воды применяется метод, суть которого состоит в возможности ионообменных материалов захватывать из воды радиоактивные и тяжелые металлы и менять их на безопасные элементы. Ионообменный фильтр для воды прекрасно выполняет задачу смягчения, благодаря удалению излишних ионов магния и кальция.
На сегодняшний день большое количество разнообразных очистителей работают на основе обмена ионов металла на натрий, для этого применяются искусственные и природные натрий-катионы. При таких процессах вода наполняется излишней солью, что приводит к щелочной реакции в ней. Она, конечно же, получается очищенной, но при этом нарушает функции организма из-за неправильного кислотно-щелочного баланса. В отличие от предыдущих, ионообменные фильтры для очистки воды отличаются инновационными свойствами, при которых используются водородные смолы. Они способны заменить ионы металлов и даже алюминия на водород. Такой состав имеет слабокислую реакцию и полезен для человека.
Конструкция
На вид ионообменный фильтр для воды представляет собой корпус с размешенными на нем фланцами для входа и выхода потока газа, который изготавливается из устойчивых к коррозии материалов. В средине корпуса располагается фильтровальный блок, который изготавливается на основе ионообменных волокнистых материалов "Фибан".
Схема фильтрующих элементов очистки
1. Сетчатый фильтр для механической грубой очистки. Освобождает входящую воду от более крупных негативных частиц путем их осадки и задержания на сетке.2. Очиститель для умягчения автоматический ионообменный. Основное предназначение данного звена в конструкции – это удаление из воды солей, которые и придают ей жесткость. Также такая ступень задерживает различные тяжелые металлы, которые негативно влияют на здоровье человека.3. Фильтры для тонкой очистки. Для конечного удаления даже от самых незначительных негативных элементов используется ионообменная смола, которая входит в состав системы.
Основные преимущества и недостатки
Используя ионообменные фильтры можно выделить достоинства и недостатки. К преимуществам можно отнести:- ультравысокий уровень очистки;- удаление всех бактерий, тяжелых металлов и вирусов;- выведение растворенных газов, остаточного хлора, нефтепродуктов, пестицидов, фенола, соединений опасных металлов и других ядовитых веществ;- сохранение в воде минерального состава после ее очистки;- стабилизация уровня рН до оптимального для человека; - помогает воде заряжаться отрицательными ионами; - преобразовывает органические соли для легкого усвоения их организмом;- большая скорость фильтрации, до нескольких литров в минуту;- долговечность использования картриджей и легкость в их замене;- разнообразные варианты для установки;- возможность визуального контроля степени загрязнения;- существует вероятность для установки дополнительных степеней очистки, например, угольный фильтр.
Основным недостатком является высокая стоимость таких приборов, вследствие чего некоторые потребители не могут позволить себе это приспособление.
Показатели при выборе фильтра
Для того чтобы правильно подобрать ионообменные фильтры, которые будут подходить пользователю, нужно учитывать такие характеристики, как:
- первоначальная степень жесткости имеющейся воды;- исходная продуктивность системы умягчения;- потребность в частоте регенерации;- периодичность и объем допустимых дренажных вод;- необходимость к резервированию;- состав первоначальной воды, в частности присутствие в ней загрязнителей, например железа, органики, марганца, хлор-содержащих компонентов и нефтепродуктов;- нужная степень умягчения.
Ионообменная смола
В системах комплексной очистки фильтр, который имеет ионообменную смолу, занимает очень важное место, так как его основная задача - уменьшить уровень жесткости воды.
Это вещество представляет собой полимерные гранулы, которые обладают свойством впитывать из солевого раствора ионы одних металлов и менять их на другие. При этом всем состав получаемых солей также меняется и начинает влиять на качество воды. Во время использования такой системы смола нейтрализует ионы кальция и заменяет их на соли натрия. После проведенной химической реакции жесткость полностью приходит в норму, всего этого можно добиться, используя фильтр. Ионообменная смола "Гейзер" при очистке воды делит ее на катионы, которые передают положительно заряженные ионы, отдающие, в свою очередь, отрицательные. Для умягчения ионообменные фильтры чаще всего используют элементы натрия(Na+).
Восстановление картриджа после загрязнения
Для того чтобы правильно прошла регенерация ионообменного фильтра "Гейзер", понадобится 10% раствор поваренной и обязательно нейодированной соли в пропорции 100 грамм на 1 литр воды. Дабы провести очистку, нужно подготовить 5 литров жидкости такого состава.
В комплектации фильтров имеется специальный ключ, при помощи которого и откручивается корпус, затем вынимается умягчающий фильтр. Далее он устанавливается вертикально в мойку либо на другую подходящую поверхность, которая будет соответствовать его размерам. Затем понадобится немного подождать, чтобы полностью вытекла вся вода, которая там присутствует. После этого осторожно начинаем откручивать верхнюю крышку картриджа и проливаем через него примерно 2 литра солевого раствора, только нужно следить, чтобы жидкость не переливалась, так как вместе ней могут удалиться и гранулы смолы. В процессе можно увидеть активное бурление, но не стоит об этом беспокоиться, так как это выходит собравшийся воздух.
Затем, когда пролив будет завершен, картридж устанавливается в корпус, который нужно заполнить солевым раствором в объеме 0,5 литра, не допуская разлива жидкости, и оставить без вмешательства на 8-10 часов. Далее повторяем первоначальный процесс в ходе которого проливаем оставшийся подготовленный солевой раствор.
После начнем собирать ионообменный фильтр "Гейзер". Для этого осторожно навинчиваем верхнюю крышку на картридж и вкладываем его в корпус. Начинать употребление воды можно после того, как будет промыт весь аппарат водой на скорости 1-1,5 л/мин. на протяжении 3-х минут, чтобы полностью исчез солоноватый вкус.
fb.ru
выбор смолы, регенерация, особенности эксплуатации
Если надо снизить уровень жесткости, используют ионообменный фильтр для воды Гейзер или аналог. Это специализированное оборудование применяют для оснащения кафе и ресторанов, офисов и производственных предприятий, домов или квартир. С его помощью обеспечивают надежную защиту от накипи. Чтобы правильно подобрать оптимальный комплект (установку) данного класса, надо подробнее изучить имеющиеся на рынке предложения.
Принцип действия
Главным действующим компонентом технологии является особая смола. Для увеличения рабочей поверхности ее выпускают в виде гранул. Такую засыпку помещают в бак. На первом этапе ее насыщают ионами натрия. Далее – пропускают через образованный слой воду. Вредные соли жесткости задерживаются смолами с заменой на безопасные соединения натрия. Для удаления накопленных загрязнений и возвращения утраченных полезных свойств используют промывку в обратном направлении, насыщенный раствор поваренной соли.
Такое оборудование устанавливают на входе, в магистраль холодной воды, непосредственно за первичным механическим фильтром. После обработки жесткость снижается, что замедляет или полностью блокирует процесс образования накипи.
Аналоги
Главным аналогом и конкурентом ионообменных фильтров для воды являются безреагентные (не химические) фильтры, например, электромагнитные или магнитные, из-за их экологической безопасности, низкой стоимости, простоты монтажа и эксплуатации.
На фото устройство электромагнитной обработки воды "АкваЩит" и магнитные устройства от накипи "MWS".
Общие сведения
На рынке можно купить разнообразные виды фильтров для воды с ионообменной смолой для умягчения, созданные на основе технологии ионного обмена. Тут рассмотрены только мощные установки ионообменного умягчения воды, обеспечивающие комплексную защиту объекта недвижимости от накипи.
Типовой ионообменный фильтр для воды Гейзер состоит из следующих компонентов:
- бак с основной засыпкой;
- емкость с раствором для регенерации;
- блок автоматики с клапанами;
- соединительные трубы, запорная арматура.
Некоторые современные установки («кабинетного» типа) делают компактными. Все узлы заключают в одном корпусе для улучшения внешнего вида и снижения требований к свободному пространству. Но надо понимать, что в любом случае производительность такого оборудования зависит от количества ионообменной смолы. По этой причине уменьшение основного бака не имеет практического смысла.
Для выяснения необходимой производительности надо узнать будущие потребности. При напоре 2,5-3,5 атм. можно взять следующие цифры расхода в м куб. за час:
- душевая кабина: 0,9-1,2;
- наполнение ванной при максимально открытом кране: до 1,3;
- типовой смеситель: 0,2-0,4;
- стиральная машина: 0,3-0,6.
Более точные цифры можно получить с учетом особенностей реальной эксплуатации, взяв данные по расходу из паспорта на подключенную бытовую технику. Но в среднем для семьи из 3 человек надо обеспечить производительность не менее 2 м. куб. Лучше увеличить это значение на 20-25%. Для удовлетворения таких потребностей подойдет установка со следующими параметрами:
Наименование | Значение | Ед. измерения |
Размеры бака для основной загрузки (высота/диаметр) | 1500-1700/300-330 | мм |
Количество ионообменных смол | 60-70 | л |
Масса собранного бака с наполнителем | 85-110 | кг |
Размеры емкости для регенерационного раствора (высота/диаметр) | 600-700/400-500 | мм |
Максимальный объем раствора соли натрия | 80-90 | л |
Минимальный расход воды для качественной промывки в обратном направлении | 1,2-1,35 | м куб. в час |
Приблизительный расход воды для одного цикла промывки и регенерации | 0,55-0,75 | м куб. |
Количество солей натрия на одну регенерацию фильтра | 10-12 | кг |
Некоторые параметры надо уточнять. Вес металлического бака, например, больше по сравнению с полимерным аналогом. Однако даже эти примерные данные позволяют выяснить требования к прочности напольного покрытия. Следует понимать, что лучше устанавливать две емкости параллельно. Это позволит не прерывать водоснабжение при выполнении промывки и регенерации ионообменного фильтра Гейзер и смолы. Общий вес снаряженного комплекта составит 350-400 кг.
Следует учитывать возможности оборудования, которые указывает производитель в сопроводительной документации. Как правило, если купить ионообменный фильтр для очистки воды, он способен выполнять свои функции при жесткости воды не более 15-18 мг-экв/литр.
Дополнительные требования к ионообменному фильтру для воды Гейзер
По приведенной выше методике можно определить собственные критерии выбора подходящего набора оборудования. Но надо не забывать об ограничениях, установленных производителем. Кроме уровня жесткости контролируют:
- механические примеси, взвеси;
- общее содержание солей;
- железо в разных формах;
- примеси хлора;
- цветность;
- перманганатную окисляемость.
Полностью надо удалить сульфидные соединения, сероводород, абразивные загрязнения. Понятно, что в некоторых случаях простейших фильтров для умягчения воды для котла или механических фильтров недостаточно. Состав оборудования для предварительной водоподготовки подбирают с учетом реальных параметров источника. Для предотвращения ошибок, делают анализ проб в специализированной лаборатории. Следует помнить, что при небольшой глубине (колодцы, скважины «на песок») состав примесей сильно изменяется при сильном дожде, в период паводков.
В следующей таблице приведены другие типовые требования. Их выполнение поможет поддерживать номинальную производительность ионообменного фильтра для воды Гейзер в течение длительного срока службы:
Параметр | Значение | Ед. изм. | Примечания |
Температура воды | от +5 до +35 | °C | Ее поддерживают на оптимальном уровне, контролируя температуру воздуха. Используют необходимое оборудование (нагреватели, вентиляцию, кондиционеры). |
Напор воды | 2-8 | атм. | Для предотвращения повреждений устанавливают редукционный клапан во входной магистрали. Им ограничивают давление. Если же напор недостаточен, его увеличивают помпой с автоматическим управлением. |
Дренажная система | 1,2-1,35 | м куб./час | Данные взяты из предыдущего раздела статьи. Делают соответствующие коррекции при установке другого фильтра с ионообменной смолой, который можно купить у нас. |
Влажность | 65-70 | % | Это – максимально допустимое значение. Для уменьшения уровня влажности применяют осушитель воздуха. |
Электрическое питание | 220/1,5/50 | В/А/Гц | При перебоях в сети устанавливают систему автономного аварийного питания. Если не исключены скачки напряжения, используют стабилизатор. |
Подключение, регенерация и начало эксплуатации
Площадь помещения должна быть достаточной для размещения комплекта ионообменного фильтра для очистки воды Гейзер, дополнительных устройств. Оставляют широкие проходы, чтобы не затруднять осмотр, ремонт, регулярное пополнение запасов поваренной соли. Расстояние до отопительных приборов от бака с основной ионообменной смолой делают большим, 2-3 метра. Это исключит перегрев смол, элементов управляющего клапана. Пол выравнивают, укрепляют конструкцию при необходимости с учетом общего веса.
В комнате устанавливают освещение. Параметры электроснабжения корректируют с учетом суммарных потребностей всех потребителей. При подключении мощного насосного оборудования надо учесть, что это – индукционная нагрузка. Ее лучше подсоединять к цепи питания отдельной линией. Устанавливают необходимое количество УЗО, автоматические выключатели. Обязательно используют заземление. Хороший уровень безопасности обеспечит применение схемы выравнивания потенциалов.
Чтобы сохранить в жилой зоне комфорт, технологическое помещение изолируют. Следует помнить, что общая продолжительность цикла регенерации может превышать 60 мин. Такая процедура выполняется с интервалом в 5-7 дней.
Сборку основного бака выполняют по следующему алгоритму:
- Выкручивают транспортную пробку, убеждаются в отсутствии загрязнений.
- Устанавливают бак на определенное для него место вертикально. Перемещать его легче в пустом состоянии.
- Проверяют размер распределительной трубы. Ее верхняя часть должна на 2-4 мм выступать над уровнем бака после завершения монтажных операций. Аккуратно подсоединяют к ней нижнюю часть, вставляют в емкость.
- Отверстие распределительной трубы закрывают крышкой, чтобы предотвратить попадание внутрь засыпки. Далее – устанавливают воронку, наполняют бак гранулами ионообменных смол.
- Высоту загрузки (соли) делают в соответствии с рекомендациями производителя. Типовое значение – от 60% до 70% объема бака. Иногда дополняют ее слоем песка для задержания механических примесей.
- Удаляют крышку с трубы, очищают резьбу от соринок, покрывают ее силиконовой смазкой. Иные составы в этом узле не используют, чтобы не повредить резиновые уплотнители.
- Осторожно устанавливают клапан в сборе с блоком управления так, чтобы создать надежное умягчения воды и соединение с распределительной трубой. Закручивают его до упора без применения излишних усилий.
Основные баки подключают к системе водоснабжения по схеме с типовым трехходовым байпасом. Этот запасной путь используют при ремонте, поломках. Кран для поливки растений устанавливают до ионообменного фильтра. Нет смысла тратить ресурс оборудование на выполнение таких и других технологических операций при уходе за земельным участком. За установкой в магистраль врезают кран для оперативного отбора проб. С помощью полученных данных о качестве очистки оптимизируют настройки.
При монтаже такого оборудования применяют напорный дренаж. Однако лучше установить бак выше уровня трубы канализации, подсоединение делают через гидрозатвор. Длину этого участка ограничивают пятью метрами. В емкости для раствора поваренной соли монтируют фитинг, который гибким шлангом также подсоединяют к дренажной системе.
После проверки всех соединений, устранения выявленных недостатков, выполняют пуск и настройку ионообменного фильтра для воды и его картриджа. Эту часть надо делать в точном соответствии с официальными инструкциями для конкретного блока управления. Но в любом случае надо будет настроить оборудование правильно. Следует установить временные интервалы для регенерации фильтра таким образом, чтобы они соответствовали реальной работоспособности загрузки. Дополнительно устанавливают подачу нужного количества поваренной соли (на цикл регенерации).
Правильное использование ионообменного фильтра для умягчения воды
Кроме выполнения настроек, обязанностью пользователя является своевременное пополнение запасов регенерационной соли (загрузки). При нехватке этих реагентов установка не сможет полноценно выполнять свои функции, а смолы быстро испортятся. Ионообменные фильтры для умягчения воды часто устанавливают на загородных участках, где отсутствует централизованное обеззараживание. Необходимо удалять колонии микроорганизмов и другую органику с применением качественных специализированных препаратов.
Периодические осмотры позволят своевременно выявить и устранить протечки. В аварийных ситуациях закрывают вентили до и после оборудования, выключают электропитание. Водоснабжение подсоединяют по трассе байпаса. Если собственными силами устранить поломки не получается – вызывают специалистов. Сложный блок управления с клапаном можно отвезти в ремонтную мастерскую.
ruvoda.com
Эффективен ли ионообменный фильтр для очистки воды?
Ионообменный фильтр работает благодаря такому компоненту как ионообменная смола. Это своего рода вещество, которое обладает свойствами заменять в фильтруемой жидкости один элемент на другой. То есть фильтр работает на основе реакции замещения. Такие фильтры должны работать в условиях стабильной температуры и давления, в противном случае возможны сбои.
Данный тип фильтра можно использовать для устранения жесткости или примеси тяжелых металлов. Наиболее эффективным данным фильтр будет всё же для удаления тяжелых металлов и солей жесткости. Дело в том, что реакция замещения лучше всего происходит с кальцием и магнием, которых очень много в жесткой воде. Если же в данный фильтр добавить другие компоненты, то можно получить фильтр для удаления из воды не только солей жесткости, но и других примесей. Однако всё же более традиционным является удаление из воды именно солей жесткости.
Как происходит ионный обмен?
Принцип работы фильтра основывается на связывании ионов определенных веществ в нерастворимые комплексы. Для удаления солей жесткости, которые состоят в основном из кальция и магния, можно использовать ионообменную смолу с соединениями натрия и калия. Некоторые производители говорят, что лучше всего не использовать фильтр повторно после каких-либо процессов очистки, а заменить его на новый. Однако сегодня в интернете можно встретить много способов очистки ионообменных фильтров. Одним из наиболее популярных является промывание ионообменного фильтра раствором поваренной соли. Таким образом ионообменная смола снова насыщается натрием и калием, и может снова удалять из воды соли жесткости.
Однако поскольку такой способ регенерации ионообменного фильтра не является разрешенным производителями и не дает гарантии на последующую качественную работу фильтра, всё же лучше купить новый картридж для фильтра.
Как выглядят ионообменные фильтры?
Ионообменные фильтры могут иметь различный внешний вид. Ионообменная смола используется практически во всех картриджах для фильтров-кувшинов. Она является неотъемлемым компонентом таких картриджей, как правило, работает на пару с активированным углем.
Также конструкция фильтра может быть представлена большой пластиковой колбой, которая заполняется фильтрующим материалом. Такие колбы применяются в системах очистки воды, которые устанавливаются на водопровод. В зависимости от объема ионообменной смолы в фильтре измеряется его производительность. То есть чем больше используется ионообменной смолы в фильтре, тем дольше такой фильтр будет работать, и более качественную воду он будет делать.
Преимуществам ионообменных фильтров является то, что они позволяют получить качественную воду и удалить из неё по максимуму целевой компонент. Также такой фильтр практически не создает никакого шума в процессе эксплуатации.
В случае если вы будете регенерировать фильтр, то замену картриджей можно свести к минимуму. Данный тип фильтра практически идеально подходит для очистки воды от солей жесткости. Причём этот способ является наиболее экономически выгодным и в тоже время наиболее эффективным.
Однако недостатком такого фильтра является то, что всё же картриджи необходимо постоянно регенерировать. А также для регенерации необходимо использовать специальные растворы, что тоже может быть затратным. В случае если будут нарушены правила эксплуатации фильтра, вода может после прохождения сквозь него стать еще более опасной для здоровья.
Смотреть видео фильм «Ионообменный фильтр»:
Вконтакте
Google+
voday.ru
Ионообменные фильтры для очистки воды
Ионообменный фильтр – это яркий пример умягчителей для воды. Подобные системы очистки функционируют за счет обратимой химической реакции замещения, следовательно, оборудование такого типа отличается повышеной чувствительностью к изменению температуры и давления.
Ионообменные фильтры для воды чаще всего используются для устранения солей жесткости. Связано это с тем, что активные компоненты катионитов легко вытесняют только соединения двухвалентных металлов (кальция и магния). Существуют ионообменные смолы для фильтров воды с дополнительными добавками, способными улавливать и другие загрязнения. Однако традиционно подобные системы фильтрации используются именно для умягчения воды.
Механизм ионного обмена
Реакции замещения (ионного обмена) основаны на связывании «целевых» ионов в нерастворимые комплексы. По такому принципу ионообменные фильтры, загруженные соединениями щелочных металлов (натрия или калия), легко взаимодействуют с солями жесткости и удерживая кальций и магний в образующихся комплексах.
Механизм реакции ионообого обмена катионитов
2 NaR + Ca(HCO3)2 →CaR2 + 2NaHCO3;
2 NaR + Mg(HCO3)2 →MgR2 + 2NaHCO3;
2 NaR + CaCl2 →CaR2 + 2NaCl;
2 NaR + MgSO4 →MgR2 + Na2SO4;
2 NaR + CaSiO3 →CaR2 + Na2SiO3,
Для восстановления работоспособности ионообменный фильтр достаточно промыть раствором обычным раствором поваренной соли. При этом происходит обратная реакция восстановления активных комплексов:
CaR+2NaCl→CaCl2↓+Na2R
MgR+2NaCl→MgCl2↓+Na2R
В случае если в состав ионообменной смолы входит анион слабой кислоты, то такие фильтры называют катионитами. Аниониты, образуемые сильными кислотами, (аниониты) в свою очередь, способны обмениваться анионами (отрицательно заряженными частицами).
Механизм реакции ионного обмена анионитов
CaCO3+RSO4→RCO3+CaSO4↓
MgCO3+RSO4→RCO3+MgSO4↓
Схема фильтра (классический вариант прямоточной технологии)
ИВ — исходная вода; OS — обработанная вода; Р — реагент
По схожим механизмам фильтрации работают и ионообменные картриджи, которые появились на рынке относительно недавно и имеют ряд ключевых преимуществ перед массивными колоннами.
Конструкция
Как правило, это оборудование состоит из пластикового или стального корпуса, загруженного ионообменным материалом. В комплект входит запорная арматура, трубопроводы, верхнее и нижнее распределительное устройство (для обеспечения равномерного распределения жидкости), а также емкости для регенерирующего раствора.
Фильтры различаются объемом фильтрующей загрузки, а, следовательно, и производительностью. В зависимости от направления движения регенерирующего раствора подобные устройства подразделяются на противоточные и прямоточные.
Плюсы и минусы:
Как и любое современное оборудование, ионообменные фильтры отличаются своими преимуществами и недостатками.
"+"
- высокая степень очистки по целевым компонентам катионита или анионита,
- минимальная шумовая нагрузка в процессе эксплуатации,
- отсутствие необходимости регулярной замены фильтрующего материала,
- стандартизация сопутствующего оборудования хорошо известной системы водоочистки на основе реакции ионного обмена,
- ионообменные фильтры для умягчения воды практически вне конкуренции.
"-"
- необходимость установки регенерирующих баков,
- использование высококонцентрированных солевых растворов,
- необходимость утилизации используемых регенерируемых компонентов,
- при неправильной эксплуатации вода после фильтра с ионообменным картриджем темная.
Эффективность фильтров для очистки воды на основе ионообменных смол (принцип действия которых основан на обратимой реакции) зависит от нескольких факторов, в числе которых – состав исходной воды, температура в помещении и качество ионитов.
Категорически не рекомендуется нарушать установленную заводом-изготовителем периодичность промывок, поскольку в этом случае существенно снижается эффективность ионообменного оборудования водоочистки.
Водный фильтр с ионообменным картриджем для дома использовать хоть и можно, но достаточно сложно обслуживать.
Применение для
деионизированной воды;
извлечения из сточных вод хрома;
очистки воды от стронция;
очистки сточных вод;
дистилированной воды;
очистки воды от металов.
Можно ли пить воду?
После ионообменной смолы необходимо устанавливать угольный фильтр, а также вывести под питье отдельный кран, потому что ресурс фильтра с технологией ионного обмена небольшой, около 200-800 литров в зависимости от модели.
Используемая литература:
1. Волжанский А.И., Константинов В.А. Регенерация ионитов.
2. Гребенюк В.Д., Мазо А.А.Обессоливание воды ионитами.
3. Беликов С.Е. Водоподготовка.
ochistivodu.ru
Фильтры на ионообменных смолах - много вопросов, нужны ответы - стр. 1 - Выбор фильтра для дома
Всем добрый день!Нужен совет. Я 6 месяцев пользуюсь бытовым фильтром очистки питьевой воды. Стоит на нем отдельный кран и модуль умягчения воды. Если убрать модуль, то в чайнике сразу образуется накипь. Каждые 3 месяца нужно делать регенерацию модуля. По инструкции это происходит так: в 3 литрах воды растворяем 900 граммов соли и проливаем через модуль.
У нас возник вопрос: куда исчезает соль, которая идет на следующую регенерацию? Я не смогла найти ответ на вопрос в интернете.
В иностранных источниках есть такая информация: фильтр на ионообменных смолах – избирательный. То есть, мы ставим новым картридж, в котором смола насыщена ионами натрия. Суть очищения воды в том, что ионы натрия (в процессе работы фильтра) заменяются в соединениях кальция и магния. На выходе – количество солей калия и магния минимальное, а уровень солей натрия – повышается. По факту – исходное количество солей не меняется, изменения происходят в составе соединений.
Вывод первый – при использовании ионообменных фильтров количество солей в воде на выходе не изменится, поменяется состав.
Вопрос тогда следующий.
Нашему чайнику очень даже хорошо – в нем не накапливается накипь, так как жесткие соли кальция и магния были заменены в фильтре на натриевые соли, то есть, мягкие. Получается, своеобразная маскировка одних солей на другие. Не вредно ли для человеческого организма такое количество натриевых солей?
Если почитать википедию (но, только англоязычную), то там сказано, что натриевые соли вредны для организма. Давайте подумаем. На регенерацию модуля уходит 900 граммов натриевой соли. Я пользуюсь картриджем ровно 30 дней. В следующий месяц картридж отдает 900 граммов соли обратно вместе с водой. То есть, несложный расчет: 900/30 дней=30 граммов соли натрия плюсом к тому, что уже в отфильтрованной воде содержится столько же. Смотрим норму потребления соли для человека: 5-6 граммов – не более!
Конечно, я не претендую на звание профессора. Возможно, мои выводы – некорректные.
Задумывались ли вы над безопасностью использования ионообменных фильтров с целью умягчения питьевой воды?
optvoda.com
Ионообменная очистка воды: преимущества и особенности метода
Ионный обмен – процесс обмена между теми ионами, которые находится в растворе, и ионами, находящимися на поверхностях твердой фазы материалов (ионитов). Сущность метода ионообменной очистки воды определяется областью его применения.
Ионообменный метод – особенности очистки воды данным способом
Самым эффективным способом водоподготовки и умягчения воды сегодня считается именно ионный обмен. Данная методика широко применяется и в промышленности, и в быту. Жесткость воде придают растворенные в ней соли магния и кальция, а ионный обмен регулирует их содержание и, соответственно, нормализует состав. В итоге минеральные соли жесткости заменяются на другие химические структуры, и вода сохраняет нужные свойства. Для проведения водоподготовки путем ионного обмена используются специальные фильтрующие устройства – сначала их заполняют ионитами, а потом запускают воду.
Вода просачивается сквозь ионообменный материал, в результате чего в ней большая часть ионов электролитов заменяется на иониты, изменяется химическая структура и жидкости, и реагента, уходит жесткость. В отличие от аэрации, ионная очистка не приводит к выпадению солей жесткости в осадок, а значит, устанавливать дополнительные фильтрующие устройства не требуется.
Принципы и технология работы ионных умягчителей
Самый популярный химический реагент, используемый для водоподготовки ионным способом – это специальная смола. Она представляет собой твердое вещество неорганического происхождения с пористой структурой. В состав смолы входят различные функциональные добавки, которые и отвечают за протекание реакций ионного обмена. Форма выпуска – гранулы разных размеров (они являются произвольными). Если смола была получена в ходе полимеризации, она будет шаровидной, а если путем поликонденсации, то неправильной формы. При взаимодействии с водой смола набухает.
Смола в процессе замены ионов солей жесткости постепенно утрачивает первоначальный состав, рабочие характеристики в ходе эксплуатации безвозвратно изменяются. Чтобы восстановить работоспособность реагента, обычно используется раствор обычной поваренной соли, реже, но тоже может применяться лимонная кислота. Учтите, что восстановление солью не вернет смоле все первоначальные качества, поэтому со временем ионные фильтры меняют. Если все делать правильно и регулярно очищать вещество, оно прослужит вам около трех лет.
Ионообменный метод очистки воды: плюсы и минусы
К очистке ионообменным способом обычно прибегают в том случае, если нужно подготовить воду с высокой минерализацией – то есть около 100-200 мг солей на один литр. Ионообменные умягчители могут эффективно работать с очень высоким уровнем жесткости. Есть у них минусы? Да, как и у любых других систем, поэтому давайте рассмотрим преимущества и недостатки ионообменной технологии водоподготовки более подробно.
Достоинства:
- Очень высокое качество очистки и умягчения воды.
- Снижение содержания в жидкости не только солей жесткости, но и других вредных веществ.
- Простота эксплуатации и обслуживания.
Недостатки:
- Высокие расходы на восстановление химических реагентов.
- Необходимость правильной утилизации использованных реагентов.
- Низкий показатель гидрофильности смолы.
Впрочем, в передовых системах все минусы являются практически незаметными – расход реагентов в них медленный, а за счет специальных катализаторов процесс обработки воды возрастает в разы.
Технология умягчения воды с помощью ионов: необходимое для работы оборудование
Технические особенности оборудования и его стоимость определяются с учетом сферы применения – фильтры для стоков бывают очень габаритными, в то время как бытовые устройства максимально компактные и малошумные. Минимальный ценник на домашнюю систему подготовки воды составляет 300 долларов. Основные форм-факторы:
- Маленькие стационарные устройства со сменными картриджами.
- Ионообменные колонны – габаритные устройства, которые подключаются непосредственно к водопроводу.
Бытовая система ионного обмена оснащается несколькими баллонами и насосом. Фильтры колонного типа состоят из:
- рабочей емкости – имеет вид герметичного бака или баллона, заполненного ионообменной смолой.
- клапана с электронным процессором, управляющим подачей воды.
- емкости для восстановительного материала – имеет вид бака, куда засыпается соль.
Работа умягчителей является полностью автоматизированной – процессор подает воду в колонну, та попадает в ионообменную среду и отдает смоле ионы солей жесткости, после чего очищенная вода через шланг вывода подается к устройствам водопотребления. Когда реагент истощается, устройство направляет немного жидкости в специальный бак, и после насыщения соляным раствором она снова возвращается в смоле. Циркуляция продолжается до тех пор, пока система не будет восстановлена. В принципе бытовые и промышленные системы между собой различаются только размерами рабочих емкостей и типами используемых реагентов – принцип действия у них один.
Очистка воды методом ионного обмена и правила восстановления смолы
В фильтрационных установках с картриджами восстановление смолы осуществляется строго вручную. Порядок действий:
- Для начала нужно перекрыть подачу воды в фильтр, а затем сбросить внутреннее давление.
- Достаньте картридж со смолой и промойте его под проточной водой.
- Высыпьте смолу в отдельную посудину и покройте соляным раствором (если картридж разбирается) или опустите в раствор картридж целиком. Раствор готовьте из расчета 100 г соли на литр воды, воды нужно в среднем 2-4 л.
- Оставьте смолу в растворе примерно на 6-8 часов, затем слейте раствор и промойте смолу предварительно отфильтрованной чистой водой 2-3 раза.
- Установите картридж в исходное положение.
В первых литрах воды, пропущенных через только что очищенный фильтр, может ощущаться легкий вкус соли – это нормально.
Умягчение воды катионированием
Кроме ионной водоподготовки, процесс умягчения воды часто называется как катионирование. Под катионированием подразумевается процесс обработки жидкости с применением методики ионного обмена, в результате чего происходят процессы катионного обмена. С учетом типа ионов (Н+ или Na+), которые находятся объеме катионита, выделяют два вида катионирования – Н и Na.
Натрий-катионитовый метод
Натрий-катионитовый метод применяется для умягчения воды с процентным содержанием взвешенных веществ до 8 мг/л и цветностью воды не больше 30 град. Жесткость снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1 мг-экв/л, а при двухступенчатом до 0,01 мг-экв/л. Преимущества способа – доступность, низкая цена, простая утилизация продуктов регенерации.
Водород-катионитовый метод
Водород-катионитовый метод используется для глубокого умягчения воды. Он основывается на фильтровании жидкости через слой катионита. При Н-катионировании рН фильтрата снижается в значительной мере, происходит это за счет образующихся в ходе процесса кислот. Углекислый газ уделяется дегазацией. Регенерация Н-катионита в этом случае производится 4 – 6% раствором кислоты (HCl, h3SO4).
Другие физико-химические методы очистки воды
Все физико-химические способы очистки воды направлены на удаление растворенных в ней примесей, а в ряде случаев и взвешенных частиц. Многие методики физико-химической очистки также требуют глубокого предварительного выделения из стоков взвешенных включений, для чего применяется процесс коагуляции. Основные методики физико-химической очистки воды:
- флотация;
- сорбция;
- электрохимическая и ионообменная очистка;
- нейтрализация;
- гиперфильтрация;
- экстракция;
- эвапорация;
- выпаривание, испарение, кристаллизация.
При этом самым востребованным способом является именно метод флотации, направленный на извлечение из водных масс нефтепродуктов и других гидрофобных частиц с помощью газовых пузырьков. В основе процесса очистки лежит молекулярное слипание частичек масла и пузырьков тонкодиспергированного газа. Образование пузырьков зависит от интенсивности их столкновения, а также химического взаимодействия веществ в воде, избыточного давления газа, прочих факторов.
Почему полезно умягчать воду методом ионного обмена? Перспективы применения метода
Ионный обмен – это, пожалуй, одна из самых популярных сегодня методик умягчения, опреснения и обессоливания воды, а также практичный способ рекуперации ионных компонентов. Он позволяет извлекать, а затем утилизировать ценные примеси, поэтому широко применяется в промышленности, аналитической химии. Посредством ионного обмена концентрируются следовые количества определяемых веществ, рассчитывается суммарное солесодержание растворов, удаляются мешающие анализу ионы, разделяют компоненты сложных смесей. Ионный обмен используется для получения обессоленной и умягченной воды в таких отраслях как цветная металлургия, электронная промышленность, атомная и тепловая энергетика, пищевая отрасль, очистка сточных вод, пр. Ведутся активные работы, направленные на создание станций для извлечения ценных компонентов из океанских глубин.
global-aqua.ru
