Ионообменные смолы
Большую популярность в водоочистке в конце 80–90-х годов получили ионообменные смолы. Вещество представляет собой небольшие по диаметру шарики из полимерных материалов. По внешнему виду «смола» напоминает щучью икру.
Ионообменные смолы представляют собой нерастворимые в воде высокомолекулярные соединения с функциональными ионогенными группами. Они вступают с ионами раствора в реакции обмена. В воде шарики улавливают ионы различных веществ, впитывают их в себя и при этом отдают взамен свои ионы. Обобщающее название таких смол – иониты.
Существуют типы ионообменных смол, обладающих способностью вступать в различные реакции – окисления-восстановления, комплексообразования или физической сорбции ряда соединений.
Структура ионообменных смол:
- гелевая. Такой тип вещества не имеет истинной пористости и способен производить ионный обмен только в набухшем состоянии;
- макропористая. Благодаря наличию пор могут производить обмен ионами в набухшем и в ненабухшем состоянии;
- промежуточная.
Гелевая структура смолы характеризуется большей обменной емкостью, чем макропористая. Но при этом она имеет меньшую химическую и термическую стойкость, а также осмотическую стабильность.
Состав ионитов
Иониты состоят из анионитов и катионитов. Первые способны к обмену ионов, а вторые являются материалом, обменивающим катионы.
Аниониты бывают:
- сильноосновными – производят обмен анионов любой степени диссоциации в растворах при любых pH;
- слабоосновные – способны к обмену анионитов из растворов кислот при pH равному 1–6;
- смешанной и промежуточной кислотности.
Катиониты также делятся:
- на слабокислотные – производящие обмен катионов в щелочной среде с pH>7;
- сильнокислотные – создающие обмен катионов в растворах при любых значениях pH.
Иониты выпускаются в нескольких формах – солевой (хлористая или натриевая) или в смешанно-солевой (гидроксильно-хлоридная или натрий-водородная). Кроме того, их форма переведена в рабочую (гидроксильную, водородную и т. д.). Вещество применяется в медицинской, фармацевтической, пищевой промышленности, а также на атомных электростанциях для очистки конденсата.
Основные характеристики ионообменных смол:
- влажность – важнейший показатель. Удаление такой влаги приведет к разрушению гранул. «Внешнюю» влажность перед упаковкой продукта удаляют с помощью фильтрования или центрифугирования;
- ионообменная емкость (рабочая, весовая, объемная). В то время как весовая и объемная емкости являются показателями, которые определяются в лабораторных условиях с помощью стандартных методик, рабочая емкость не может быть измерена в лаборатории. Этот показатель зависит не только от размеров слоя ионообменной смолы, но и от конкретных характеристик растворов, которые обрабатываются (точного размера частиц, скорости потоков, уровня регенерации, концентрации растворенных веществ и пр.). Благодаря дополнительным исследованиям изготовители смол определяют показатели, по которым они могут далее рекомендовать оптимальные технологии сорбции-десорбции.