Na (H) — катионирование

Сущность ионного обмена состоит в способности ионообменных материалов (ионитов) поглощать из воды положительные (катионы) или отрицательные (анионы) ионы в обмен на эквивалентное количество ионов ионита. Процесс водоподготовки методом ионного обмена катионов называется катионированием.

Наиболее распространенной является схема одноступенчатого натрий-катионирования, т. е. в качестве фильтрующей среды используется катионообменная смола в Na-форме. При прохождении жесткой воды через катионообменную смолу происходит обмен катионов Ca+2 и Mg+2 на катионы Na+, входящие в состав смолы, таким образом, катионы Ca+2 и Mg+2 остаются на смоле, а катионы Na+ переходят в умягчаемую воду. Со временем все катионы Na+ обмениваются на катионы жесткости, катионообменная смола теряет способность умягчать воду и ее необходимо регенерировать. Для этого смола промывается раствором поваренной соли NaCl, в результате чего происходит процесс, обратный умягчению: катионы натрия переходят в состав смолы, при этом вытесняя катионы кальция и магния в промывную воду, сливаемую в дренаж (канализацию). После этого обогащенная натрием смола становиться вновь готовой к умягчению.

Умягчение воды катионированием

Традиционно в водоподготовке использовались природные катиониты (глины, цеолиты, сульфоугли), но с развитием технологий им на смену пришли синтетические органические катионообменные смолы. Сополимер стирол-дивинилбензола составляет матрицу, к которой прививаются химическим путем фиксированные ионы (ионогенные группы). Кислотный тип ионогенных групп -СООН; -SО3Н; -РО4Н2 и определяет заряд ионита, а характер обмениваемых ионов как катионов.

Катиониты делятся на сильнокислотные и слабокислотные. Сильнокислотные удаляют не только катионы жесткости, но и остальных металлов из водных растворов, поэтому их называют универсальными. Наиболее эффективно они работают при рН 2-14. Слабокислотные обладают высокой селективностью к ионам водорода и поливалентных металлов. Наиболее эффективно они работают при рН 7-14.

Жесткость воды снижается при одноступенчатом натрий-катионировании до 0,05-0,1, при двухступенчатом — до 0,01 мг-экв/л. Щелочность воды после Na-катионитового умягчения не изменяется. В случае если требуется получить умягченную воду с определенной щелочностью, применяется метод H-катионирования. Смешивая кислый фильтрат после Н-катионитовых фильтров со щелочным фильтратом после Na-катионитовых фильтров, можно получить умягченную воду с требуемой щелочностью. В этом заключается сущность и преимущество Н-Na-катионитового метода умягчения воды.