Методы опреснения воды
Метод ионного обмена
Основан на прохождении воды через слой специальных веществ - ионообменных смол (иониты).
Иониты - твердые высокомолекулярные соединения, содержащие в своем составе фиксированные и подвижные ионы, способные обмениваться на ионы, находящиеся в водном растворе. Иониты делятся на катиониты, применяемые для извлечения катионов и аниониты - обмен анионов.
Этот метод может быть использован для умягчения воды, обессоливания (деионизации). Также применяется для извлечения токсичных катионов тяжелых и цветных металлов и сточных вод.
Аниониты - это вещества, содержащие гидроксилфенольную группу
( , , )
Катиониты - вещества, содержащие в своем составе активные группы:
первичные аминогруппы, ;
вторичные аминогруппы, ;
третичные аминогруппы, ;
Обмен ионами в анионитах:
R - радикал с большим ионным весом.
Обмен ионами в катионитах:
В качестве катионита используют искусственно полученные смолы на основе стирола.
– стирол термостоек (t=120° - 140°), хранится под слоем воды. Но смолы очень дорогие.
Реакции обмена катионитов:
При катионировании происходит обмен всех катионов, находящихся в воде, на катионы водорода или натрия и т.д.
Реакции обмена анионитов:
Обессоливание с помощью смол производится чаще по схеме: катионит-анионит.
Пусть вода содержит .
Обессолить ее:
Получается подкисленная вода, которую пропускают через анионит:
Полнота обессоливания этим методом зависит от скорости фильтрации и объемной емкости ионитов.
Иониты поглощают одновалентные ионы до тех пор, пока в них не замещены ионы и на другие ионы. После этого иониты подвергают регенерации. Регенерация катионита заключается в следующем: через слой отработанного катионита пропускают раствор или до тех пор, пока не будут замещены все катионы металлов в катионите на ионы водорода.
В настоящее время имеются установки, способные перерабатывать более 2 млн. воды за сутки. Вода, прошедшая через такие ионообменники близка к дистиллированной, но обходится в несколько раз дешевле , полученной перегонкой.
После регенерации производят отмывку избыточной кислоты чистой обессоленной водой до нейтральной реакции.
Аниониты регенерируются 3-5% раствором NaОН.
Регенерация щелочью проводится до тех пор, пока анионы кислот
полностью не будут замещены на ионы . После этого фильтр
промывается и включается в общую схему водоподготовки.
Экономически по методу ионного обмена целесообразно перерабатывать воду с содержанием 1,5 г/л солей.
Ионирование может выполнять две функции:
а) Только катионирование - умягчение воды;
б) Катионирование и анионирование - обессоливание воды.
Электродиализ
Процесс удаления из растворов поляризованных веществ путем переноса их через мембрану в поле постоянного электрического тока, В такой системе возникает направленное движение ионов растворенных солей, а также ионов и , причем катионы движутся к катоду, анионы - к аноду.
На катоде:
Анодные реакции:
Для предотвращения переноса ионов и образующихся по реакциям, электродиализатор разделяют на отсеки с помощью специальных мембран, проницаемых только для катионов или только для анионов (рис.1.1).
1 – катионитовая мембрана;
2 – анионитовая мембрана;
Расход электроэнергии на 1 воды Q=96500
Дата добавления: 2016-11-26; просмотров: 1337;