Značajan broj procesa koji se dešavaju u prirodi i provode u praksi su procesi jonske izmjene. Jonska izmjena je u osnovi migracije elemenata u zemljištu i tijelu životinja i biljaka. U industriji se koristi za odvajanje i dobijanje supstanci, odslanjivanje vode, prečišćavanje otpadnih voda, koncentrovanje rastvora itd. Razmena jona može da se desi i u homogenom rastvoru i u heterogenom sistemu. U ovom slučaju, pod jonska izmjena razumiju heterogeni proces kojim se odvija razmjena između jona u rastvoru i u čvrstoj fazi, tzv jonski izmjenjivač ili jonski izmjenjivač... Jonski izmjenjivač apsorbira ione iz otopine i zauzvrat odbacuje ione koji su sadržani u njegovoj strukturi u otopinu.

3.5.1. Klasifikacija i fizičko-hemijska svojstva jonskih izmjenjivača

Jonski izmjenjivači, jonski izmjenjivači to su polielektroliti koji se sastoje od matrice- fiksne grupe atoma ili molekula (lanci visoke molekularne težine) sa aktivnim jonogene grupe atoma koji obezbeđuju njen kapacitet izmene jona. Jonske grupe, pak, sastoje se od stacionarnih jona povezanih sa matriksom silama hemijske interakcije, i ekvivalentnog broja mobilnih jona sa suprotnim nabojem - kontrajoni... Protuioni se mogu kretati pod djelovanjem gradijenta koncentracije i mogu se zamijeniti za jone iz otopine s istim nabojem. U ionskom izmjenjivaču - otopini elektrolita, uz raspodjelu izmjenjivačkih jona, dolazi i do preraspodjele molekula rastvarača između ovih faza. Zajedno sa rastvaračem, određena količina coions(joni istog znaka naelektrisanja sa fiksnim). Pošto se zadržava elektroneutralnost sistema, zajedno sa kojonima, ekvivalentna količina kontrajona se dodatno prenosi u jonski izmenjivač.

U zavisnosti od toga koji su joni mobilni, jonski izmenjivači se dele na kationske i anjonske izmenjivače.

Kationski izmjenjivači sadrže nepokretne anione i izmjenjivačke katione, karakteriziraju ih kisela svojstva - pokretni ion vodika ili metala. Na primjer, kationski izmjenjivač R / SO 3 - H + (ovdje je R strukturna baza sa nepokretnom funkcionalnom grupom SO 3 - i protujonom H +). Zbog vrste kationa sadržanih u kationskom izmjenjivaču, naziva se H-katjonski izmjenjivač ako su svi njegovi mobilni kationi predstavljeni samo vodonikom, ili Na-katjonskim izmjenjivačem, Ca-katjonskim izmjenjivačem itd. Označeni su RH, RNa, R 2 Ca, pri čemu je R okvir sa fiksnim dijelom aktivne grupe kationskog izmjenjivača. Kationski izmenjivači sa nepokretnim funkcionalnim grupama - SO 3 -, -PO 3 2-, -SOO -, -AsO 3 2- itd.

Anioniti sadrže nepokretne katione i izmjenjivačke anione, karakteriziraju ih bazična svojstva - pokretni hidroksidni ion ili ion kiselinskog ostatka. Na primjer, anionski izmjenjivač R / N (CH 3) 3 + OH -, sa funkcionalnom grupom -N (CH 3) 3 + i protujonom OH -. Anjonski izmjenjivač može biti u različitim oblicima, poput kationskog izmjenjivača: OH anjonski izmjenjivač ili ROH, SO 4 anjonski izmjenjivač ili RSO 4, gdje je R okvir sa fiksnim dijelom aktivne grupe anjonskog izmjenjivača. Najčešće korišćeni anioniti sa nepokretnim grupama - +, - +, NH 3 +, NH + itd.

U zavisnosti od stepena disocijacije aktivne grupe kationskog izmenjivača, a shodno tome i sposobnosti jonske razmene, kationski izmenjivači se dele na jako kiselo i slabo kiselo... Dakle, aktivna grupa –SO 3 H je potpuno disocirana, te je moguća izmjena jona u širokom rasponu pH vrijednosti, kationski izmjenjivači koji sadrže sulfo grupe su klasifikovani kao jako kiseli. Kationski izmjenjivači srednje snage uključuju smole sa grupama fosforne kiseline. Štaviše, za dvobazne grupe sposobne za postepenu disocijaciju, samo jedna od grupa posjeduje svojstva kiseline srednje jakosti, druga se ponaša kao slaba kiselina. Kako se ova grupa praktički ne disocira u jako kiselom mediju, preporučljivo je koristiti ove ionske izmjenjivače u slabo kiseloj ili alkalnoj sredini, na pH4. Slabo kiseli kationski izmenjivači sadrže karboksilne grupe, koje su malo disocirane čak i u slabo kiselim rastvorima, njihov radni opseg je na pH5. Postoje i bifunkcionalni kationski izmjenjivači koji sadrže i sulfo grupe i karboksilne grupe ili sulfo i fenolne grupe. Ove smole rade u jako kiselim rastvorima, a pri visokoj alkalnosti dramatično povećavaju svoj kapacitet.

Slično kao kationski izmjenjivači, anjonski izmjenjivači se dijele na visoko osnovno i nisko osnovno... Visoko bazični anjonski izmjenjivači sadrže dobro disocirane kvaternarne amonijeve ili piridinske baze kao aktivne grupe. Takvi anioniti su sposobni razmjenjivati ​​anione ne samo u kiselim, već i u alkalnim otopinama. Srednje i niskobazni anjonski izmjenjivači sadrže primarne, sekundarne i tercijarne amino grupe, koje su slabe baze, njihov radni opseg je na pH -8-9.

Koriste se i amfoterni jonski izmjenjivači - amfoliti, koji uključuju funkcionalne grupe sa svojstvima i kiselina i baza, na primjer, grupe organskih kiselina u kombinaciji sa amino grupama. Neki jonski izmjenjivači, pored svojstava jonske izmjene, imaju svojstva kompleksiranja ili redoks. Na primjer, ionski izmjenjivači koji sadrže ionske amino grupe daju komplekse s teškim metalima, čije se stvaranje odvija istovremeno s ionskom izmjenom. Jonska izmjena može biti praćena kompleksiranjem u tečnoj fazi, podešavanjem njene pH vrijednosti, što omogućava odvajanje jona. Izmjenjivači elektronskih jona koriste se u hidrometalurgiji za oksidaciju ili redukciju jona u otopinama uz njihovu istovremenu sorpciju iz razrijeđenih otopina.

Proces desorpcije jona apsorbovanog na jonskom izmenjivaču naziva se elucija, u ovom slučaju, jonski izmjenjivač se regeneriše i prenosi u početni oblik. Kao rezultat eluiranja apsorbiranih jona, pod uslovom da je jonski izmjenjivač dovoljno "opterećen", dobijaju se eluati sa koncentracijom jona 100 puta većom nego u početnim otopinama.

Neki prirodni materijali imaju svojstva jonske izmjene: zeoliti, drvo, celuloza, sulfonirani ugalj, treset itd., međutim, u praktične svrhe se gotovo nikada ne koriste, jer nemaju dovoljno visok kapacitet izmjene, stabilnost u obrađenim medijima . Najrasprostranjeniji su organski izmjenjivači jona - sintetičke ionizmjenjivačke smole, koje su čvrsta polimerna jedinjenja visoke molekularne težine, koja sadrže funkcionalne grupe sposobne za elektrolitičku disocijaciju, pa se nazivaju polielektroliti. Sintetiziraju se polikondenzacijom i polimerizacijom monomera koji sadrže potrebne jonske grupe, ili dodavanjem ionskih grupa pojedinačnim jedinicama prethodno sintetiziranog polimera. Grupe polimera su hemijski povezane jedna s drugom, ušivene u okvir, odnosno u trodimenzionalnu trodimenzionalnu mrežu koja se naziva matriks, uz pomoć supstance koja s njima stupa u interakciju - agensa potočare. Divinilbenzen se često koristi kao poprečna veza. Podešavanjem količine divinilbenzena, možete promijeniti veličinu ćelija smole, što omogućava dobivanje ionskih izmjenjivača koji selektivno apsorbiraju bilo koji kation ili anion zbog "efekta sita"; jone veće od veličine ćelije ne apsorbiraju smolu. Za povećanje veličine ćelije koriste se reagensi s molekulama većim od onih u vinilbenzena, na primjer, etilen glikol i bifenol dimetakrilati. Zbog upotrebe telogena, tvari koje sprječavaju stvaranje dugih linearnih lanaca, postiže se povećana permeabilnost ionskih izmjenjivača. Na mjestima gdje su lanci prekinuti pojavljuju se pore, zbog čega ionski izmjenjivači dobijaju pokretljiviji okvir i više bubre u kontaktu s vodenim rastvorom. Kao telogeni koriste se ugljen-tetrahlorid, alkilbenzeni, alkoholi itd. Ovako dobijene smole imaju gel strukture ili mikroporozna. Primiti makroporozna jonski izmjenjivači, u reakcionu smjesu se dodaju organski rastvarači, a to su viši ugljovodonici, na primjer izooktan, alkoholi. Otapalo je zarobljeno polimerizirajućom masom, a nakon završetka formiranja okvira, destilira se, ostavljajući velike pore u polimeru. Dakle, u pogledu strukture, jonski izmjenjivači se dijele na makroporozne i gel.

Makroporozni jonski izmjenjivači imaju bolje karakteristike kinetičke izmjene u odnosu na gel, jer imaju razvijenu specifičnu površinu od 20-130 m2/g (za razliku od gelskih, površine 5 m2/g) i velike pore - 20- 100 nm, što olakšava heterogenu razmjenu jona, koja se odvija na površini pora. Tečaj u velikoj mjeri zavisi od poroznosti zrna, iako obično ne utiče na njihov razmjenski kapacitet. Što je veći volumen i veličina zrna, to je brža unutrašnja difuzija.

Gel smole za jonsku izmjenu sastoje se od homogenih zrna, suhih bez pora i nepropusnih za jone i molekule. Postaju propusni nakon bubrenja u vodi ili vodenim otopinama.

Bubrenje jonskih izmjenjivača

Oticanje naziva se procesom postepenog povećanja zapremine jonskog izmenjivača smeštenog u tečni rastvarač, usled prodiranja molekula rastvarača duboko u ugljovodonični okvir. Što više jonski izmjenjivač bubri, brža se razmjena jona odvija. Oticanje karakteriše oticanje težine- količina apsorbovane vode po 1 g suhog jonskog izmjenjivača, odn koeficijent bubrenja- odnos specifičnih zapremina nabubrelog jonskog izmenjivača i suvog. Često se volumen smole u procesu bubrenja može povećati za 10-15 puta. Bubrenje visokomolekularne smole je to veće, što je niži stepen umrežavanja veza koje je formiraju, odnosno što je manje kruta njena makromolekularna mreža. Većina standardnih ionskih izmjenjivača sadrži 6-10% divinilbenzena (ponekad 20%) u kopolimerima. Kada se za umrežavanje umesto divinilbenzena koriste dugolančani agensi, dobijaju se dobro propusni makroretikularni izmenjivači jona na kojima se jonska razmena odvija velikom brzinom. Osim strukture matrice, na bubrenje jonskog izmjenjivača utječe i prisustvo hidrofilnih funkcionalnih grupa u njemu: što je više hidrofilnih grupa, to je više hidrofilnih grupa, to više nabubri ionski izmjenjivač. Osim toga, jonski izmjenjivači koji sadrže jednonabijene protujone jače bubre, za razliku od dvostrukih i trostruko nabijenih.U koncentriranim otopinama bubrenje se javlja u manjoj mjeri nego u razrijeđenim. Većina neorganskih izmjenjivača jona uopće ne bubri ili gotovo uopće ne bubri, iako upija vodu.

Kapacitet jonskih izmjenjivača

Kapacitet jonske izmjene sorbenata karakterizira njihov kapacitet razmene zavisno od broja funkcionalnih ionogenih grupa po jedinici mase ili zapremine jonskog izmenjivača. Izražava se u miliekvivalentima po 1 g suhog ionskog izmjenjivača ili u ekvivalentima po 1 m3 ionskog izmjenjivača i za većinu industrijskih ionskih izmjenjivača je u rasponu od 2-10 meq/g. Ukupan kapacitet razmene(POE) - maksimalna količina jona koju ionski izmjenjivač može apsorbirati kada je zasićen. Ovo je konstantna vrijednost za dati jonski izmjenjivač, koja se može odrediti i u statičkim i u dinamičkim uvjetima.

U statičkim uslovima, pri kontaktu sa određenom zapreminom rastvora elektrolita, odrediti ukupni statički kapacitet razmene(PSOE), i ravnotežni statički razmjenski kapacitet(PCOE), koji varira u zavisnosti od faktora koji utiču na ravnotežu (volumen rastvora, njegov sastav, koncentracija, itd.). Ravnotežni jonski izmjenjivač - rješenje odgovara jednakosti njihovih hemijskih potencijala.

U dinamičkim uslovima, uz kontinuiranu filtraciju rastvora kroz određenu količinu jonskog izmenjivača, određuje se dinamički kapacitet razmene- broj jona koje apsorbuje jonski izmjenjivač prije proboja sorpiranih jona (DOE), puni kapacitet dinamičke razmjene do potpunog razvoja jonskog izmenjivača (PDOE). Kapacitet prije proboja (radni kapacitet) određen je ne samo svojstvima jonskog izmjenjivača, već zavisi i od sastava inicijalne otopine, brzine njegovog prolaska kroz sloj ionskog izmjenjivača, visine (dužine) jona. sloj izmjenjivača, stepen njegove regeneracije i veličina zrna.

Radni kapacitet se određuje iz izlazne krive na sl. 3.5.1

S 1 - radni kapacitet izmjene, S 1 + S 2 - puni dinamički kapacitet izmjene.

Kada se eluiranje vrši u dinamičkim uslovima, kriva elucije ima oblik krive prikazane na Sl. 3.5.2

Obično DOE prelazi 50% PDOE za jako kisele i jako bazične ionske izmjenjivače i 80% za slabo kisele i slabo bazične ionske izmjenjivače. Kapacitet jako kiselih i jako bazičnih ionskih izmjenjivača ostaje praktično nepromijenjen u širokom rasponu pH otopina. Kapacitet slabo kiselih i slabo bazičnih ionskih izmjenjivača u velikoj mjeri ovisi o pH.

Stepen iskorišćenosti izmenjivog kapaciteta jonskog izmenjivača zavisi od veličine i oblika zrna. Tipično, veličina zrna je u rasponu od 0,5-1 mm. Oblik zrna zavisi od načina pripreme jonskog izmenjivača. Mogu biti sfernog ili nepravilnog oblika. Poželjna su sferna zrna - ona pružaju bolje hidrodinamičko okruženje i veću brzinu procesa. Koriste se i jonski izmjenjivači sa cilindričnim zrnima, vlaknasti i drugi. Što su zrna finija, to je bolji kapacitet izmjene jonskog izmjenjivača, ali istovremeno, ovisno o korištenoj opremi, ili hidraulički otpor sloja sorbenta ili prenošenje sitnih zrna ionskog izmjenjivača otopinom povećava. Prenošenje se može izbjeći korištenjem ionskih izmjenjivača koji sadrže feromagnetni aditiv. To vam omogućava da fino zrnati materijal držite u suspenziji u zoni - magnetskom polju kroz koje se kreće otopina.

Jonski izmjenjivači moraju imati mehaničku čvrstoću i hemijsku otpornost, odnosno ne smiju se urušiti uslijed bubrenja i rada u vodenim otopinama. Osim toga, moraju se lako regenerirati, čime će zadržati svoja aktivna svojstva dugo vremena i raditi bez promjene nekoliko godina.

Jonska izmjena- proces izmjene jona čvrstog matriksa ( jonski izmjenjivač ) sa jonima vode.

Jonska izmjena je jedna od glavnih metoda prečišćavanja vode od jonske kontaminacije, demineralizacija duboke vode... Prisustvo raznih jonoizmenjivačkih materijala omogućava rešavanje problema prečišćavanja voda različitog hemijskog sastava sa visokom efikasnošću. Ovo je jedina metoda koja omogućava selektivno, selektivno izdvajanje nekih komponenti iz otopine, na primjer soli tvrdoće, teških metala.

joniti -čvrste nerastvorljive supstance koje sadrže funkcionalne (jonogene) grupe sposobne za jonizaciju u rastvorima i razmenu jona sa elektrolitima. Prilikom ionizacije funkcionalnih grupa nastaju dvije vrste jona: jedni su čvrsto fiksirani na okvir (matriks) R ionskog izmjenjivača, drugi su suprotnog predznaka (konterioni), sposobni da pređu u otopinu u zamjenu za ekvivalent količina drugih jona istog predznaka iz rastvora.

Jonski izmjenjivači su podijeljeni prema svojstvima jonogenih grupa u četiri glavna tipa:

• amfoliti;
• selektivni jonski izmjenjivači.

Po prirodi matrice dijele se na:

• anorganski ionski izmjenjivači;
• organski izmjenjivači jona.

Kationski izmjenjivači- jonski izmjenjivači sa anjonima ili anionizmjenjivačkim grupama fiksiranim na matrici, razmjenjujući katjone sa vanjskim okruženjem.

Ako je kationski izmjenjivač bio u vodikovom H + - obliku, tada se ekstrahuju svi kationi iz vode. Prečišćena otopina je kisela.

Kada se kroz kationski izmjenjivač kreće otopina koja sadrži mješavinu kationa, kao što su Na, Ca, Mg, Fe (prirodna voda), u njegovom sloju se formiraju frontovi sorpcije svakog kationa i njihov proboj u filtrat počinje ne-istovremeno. Prečišćavanje se završava kada se glavni ekstrahirani ili kontrolirani ion pojavi u filtratu.

Anioniti- jonski izmjenjivači sa katjonima ili katjono-izmjenjivačkim grupama fiksiranim na matriksu, razmjenjujući anjone sa vanjskom okolinom.

Ako je anionski izmjenjivač u hidroksil OH - - obliku, tada se, u pravilu, isporučuje otopina za čišćenje od anjona nakon kontakta s kationskim izmjenjivačem u H + - obliku, koji ima kiselu reakciju.

U tom slučaju se uklanjaju svi anioni u otopini. Pročišćena otopina je neutralna.

Kada se rastvor koji sadrži mešavinu aniona, kao što su Cl, SO 4, PO 4, NO 3, propušta kroz anionski izmenjivač, u njegovom sloju se formiraju frontovi sorpcije svakog jona i njihov proboj u filtrat počinje pri ne- istovremeni start. Prečišćavanje vode završava kada se u filtratu pojavi ekstrahirajući jon.

Amfoliti sadrže fiksne katjono-izmjenjivačke i anion-izmjenjivačke grupe, a pod određenim uvjetima djeluju ili kao kation ili kao anjon. Koristi se za obradu tehnoloških rješenja.

Selektivni jonski izmjenjivači sadrže posebno odabrane ionogene grupe koje imaju visok afinitet za jedan ili grupu jona. Mogu se koristiti za uklanjanje određenih jona iz vode, kao što su bor, teški metali ili radionuklidi.

Glavne karakteristike jonskih izmjenjivača su:

• kapacitet razmene;
• selektivnost;
• mehanička čvrstoća;
• osmotska stabilnost;
• hemijska stabilnost;
• temperaturna stabilnost;
• granulometrijski (frakcioni) sastav.

Kapacitet razmjene

Za kvantitativnu karakterizaciju ionskih i sorpcijskih svojstava ionskih izmjenjivača koriste se sljedeće vrijednosti: ukupni, dinamički i radni kapacitet izmjene.

Ukupan kapacitet razmene(POE) određuje se brojem funkcionalnih grupa sposobnih za ionsku izmjenu po jedinici mase zračno suvog ili nabubrelog ionskog izmjenjivača i izražava se u mg-eq/g ili me-eq/l. To je konstantna vrijednost, koja je naznačena u pasošu jonskog izmjenjivača i ne ovisi o koncentraciji ili prirodi izmijenjenog jona. OEU se može promijeniti (smanjiti) zbog termičkih, hemijskih ili radijacijskih efekata. U realnim radnim uslovima, OEC se vremenom smanjuje zbog starenja matrice jonskog izmenjivača, nepovratne apsorpcije otrovnih jona (organske materije, gvožđa itd.), koji blokiraju funkcionalne grupe.

Ravnotežni (statički) kapacitet izmjene ovisi o koncentraciji jona u vodi, pH vrijednosti i omjeru volumena jonskog izmjenjivača i otopine tokom mjerenja. Neophodan je za izvođenje proračuna tehnoloških procesa.

Kapacitet dinamičke razmjene (DOE) najvažniji pokazatelj u procesima tretmana vode. U realnim uslovima ponovne upotrebe jonskog izmenjivača u ciklusu sorpcije-regeneracije, kapacitet razmene se ne koristi u potpunosti, već samo delimično. Stepen iskorišćavanja određen je načinom regeneracije i utroškom regenerirajućeg sredstva, vremenom kontakta ionskog izmjenjivača s vodom i sa regeneracijskim sredstvom, koncentracijom soli, pH, konstrukcijom i hidrodinamikom aparata koji se koristi. . Slika to pokazuje proces prečišćavanja vode je prekinutkoliba pri određenoj koncentraciji graničnog jona, po pravilu, mnogo prije potpunog zasićenja ionskog izmjenjivača. Broj apsorbiranih jona u ovom slučaju, koji odgovara površini pravokutnika A, u odnosu na zapreminu jonskog izmjenjivača, bit će DOE. Broj apsorbiranih iona koji odgovara punom zasićenju kada je klizanje jednako 1, što odgovara zbroju DOE i površini zasjenjene figure iznad krivulje u obliku slova S, naziva se ukupni dinamički kapacitet izmjene (TDC) . U tipičnim procesima obrade vode, DOE obično ne prelazi 0,4–0,7 POU.

Selektivnost... Selektivnost se podrazumijeva kao sposobnost selektivne adsorbcije jona iz rastvora složenog sastava. Selektivnost je određena vrstom ionogenih grupa, brojem poprečnih veza matrice jonskog izmjenjivača, veličinom pora i sastavom otopine. Za većinu jonskih izmjenjivača, selektivnost je niska, međutim, razvijeni su posebni uzorci koji imaju visoku sposobnost ekstrakcije određenih jona.

Mehanička čvrstoća pokazuje sposobnost izmjenjivača jona da se odupre mehaničkom naprezanju. Jonski izmjenjivači se ispituju na habanje u specijalnim mlinovima ili težinom tereta koji uništava određeni broj čestica. Svi polimerizacijski jonski izmjenjivači imaju visoku čvrstoću. Za polikondenzaciju je znatno niža. Povećanje stepena umrežavanja polimera povećava njegovu snagu, ali smanjuje brzinu jonske razmene.

Osmotska stabilnost... Najveće uništavanje čestica jonskog izmjenjivača događa se kada se promijene karakteristike sredine u kojoj se nalaze. Budući da su svi ionski izmjenjivači strukturirani gelovi, njihov volumen ovisi o sadržaju soli, pH medija i jonskom obliku ionskog izmjenjivača. Kada se ove karakteristike promene, menja se i zapremina zrna. Zbog osmotskog efekta, volumen zrna u koncentriranim otopinama je manji nego u razrijeđenim. Međutim, ova promjena se ne dešava istovremeno, već kako se koncentracije „novog“ rastvora izjednače po zapremini zrna. Stoga se vanjski sloj skuplja ili širi brže od jezgra čestice; nastaju velika unutrašnja naprezanja i gornji sloj se odvaja ili se cepa celo zrno. Ovaj fenomen se naziva "osmotski šok". Svaki jonski izmjenjivač je u stanju izdržati određeni broj ciklusa takvih promjena karakteristika okoline. To se zove njegova osmotska snaga ili stabilnost. Najveća promjena zapremine događa se kod slabo kiselih kationskih izmjenjivača. Prisustvo makropora u strukturi zrna ionskog izmjenjivača povećava njegovu radnu površinu, ubrzava bubrenje i omogućava „disanje“ pojedinačnih slojeva. Stoga su osmotski najstabilniji jako kiseli kationiti makroporozne strukture, a najmanje stabilni slabo kiseli kationiti. Osmotska stabilnost se definiše kao broj celih zrna, u odnosu na njihov ukupan početni broj, nakon ponovljenog (150 puta) tretmana jonskog izmenjivača izvaganih naizmenično u kiselom i alkalnom rastvoru uz međupranje demineralizovanom vodom.

Hemijska stabilnost... Svi ionski izmjenjivači imaju određenu otpornost na otopine kiselina, lužina i oksidirajućih sredstava. Svi polimerizacijski jonski izmjenjivači imaju veću kemijsku otpornost od polikondenzacijskih. Kationski izmjenjivači su stabilniji od anjonskih izmjenjivača. Među anionitima slabo bazični su otporniji na djelovanje kiselina, lužina i oksidansa od jako baznih.

Otpornost na temperaturu katjonski izmjenjivači su veći od anjonskih izmjenjivača. Slabo kiseli kationski izmjenjivači su efikasni na temperaturama do 130 ° C, jako kiseli tip KU-2-8 - do 100–120 ° C, a većina anionskih izmjenjivača - ne više od 60, maksimalno 80 ° C. U ovom slučaju, po pravilu, N- ili
OH-oblici jonskih izmjenjivača su manje stabilni od soli.

Frakcijski sastav. Sintetički ionizmjenjivači polimerizacijskog tipa proizvode se u obliku sfernih čestica veličine od 0,3 do 2,0 mm. Polikondenzacijski jonski izmjenjivači se proizvode u obliku drobljenih čestica nepravilnog oblika veličine 0,4-2,0 mm. Standardni ionski izmjenjivači tipa polimerizacije imaju veličinu od 0,3 do 1,2 mm. Prosječna veličina polimerizacijskih izmjenjivača jona je od 0,5 do 0,7 mm (sl.). Koeficijent heterogenosti nije veći od 1,9. Ovo osigurava prihvatljivu hidrauličku otpornost sloja. Za procese kada su ionski izmjenjivači korišteni u fluidiziranom sloju, u SSSR-u su se proizvodili u obliku 2 klase veličine: klase A veličine 0,6–2,0 mm i klase B veličine 0,3–1,2 mm.

U inostranstvu, koristeći specijalne tehnologije, proizvode jonske izmenjivače monosfernog tipa Purofin, Amberjet, Marat h on, koji imaju čestice sa vrlo malim rasutom veličina: 0,35 ± 0,05; 0,5 ± 0,05; 0,6 ± 0,05 (Sl.). Ovakvi jonski izmjenjivači imaju veći kapacitet izmjene, osmotsku i mehaničku stabilnost. Slojevi monosfernih ionskih izmjenjivača imaju manji hidraulički otpor, mješoviti slojevi takvih kationskih i anionskih izmjenjivača su mnogo bolje odvojeni.

a	b

Rice. Krivulje raspodjele veličine čestica za standard ( 1 ) i monosferni ( 2 ) jonski izmjenjivači ( a) i fotografije takvih izmjenjivača jona ( b)

svrha rada- da se odredi jedna od osnovnih fizičko-hemijskih karakteristika jonskog izmenjivača - ukupni kapacitet dinamičke razmene (PDOE).

Suština rada... Maksimalni broj jona koji može da apsorbuje jonski izmenjivač određuje njegov ukupni kapacitet razmene. Odgovara koncentraciji jonskih grupa. Kapacitet se izražava brojem milimol ekvivalenata izmijenjenog jona po 1 g suhog (mmol ekviv/g) ili 1 ml nabubrelog ionskog izmjenjivača (mmol ekvival./ml) pri pH vrijednostima koje odgovaraju njegovoj potpunoj ionizaciji. Određivanje kapaciteta jonskih izmjenjivača vrši se u statičkim ili dinamičkim uvjetima (u koloni za izmjenjivanje jona).

Kapacitet jonskih izmjenjivača u dinamičkim uslovima određen je izlaznim krivuljama ucrtanim u koordinatama "Koncentracija izmijenjenog jona na izlazu iz kolone - zapremina eluata". Koriste se za pronalaženje ukupnog dinamičkog kapaciteta izmjene (PDOE) i dinamičkog kapaciteta izmjene prije proboja (DOE), koji pokazuje količinu apsorbiranih jona prije njihovog pojavljivanja u eluatu (proboj).

U laboratorijskom radu potrebno je odrediti PDOE jako kiselog kationskog izmjenjivača KU-2 bakrom (II). Za to se koristi rastvor CuSO 4 kontinuirano se propušta kroz kolonu ispunjenu KU-2 kationskim izmjenjivačem u H + -obliku, a odvojeni dijelovi rezultirajućeg rastvora se sakupljaju ( eluate) u volumetrijske tikvice za naknadno određivanje koncentracije Cu 2+ u svakoj od njih.

Kada se rastvor CuSO 4 prođe kroz sloj jonskog izmenjivača, dolazi do reakcije jonske izmene:

2 R – SO 3 H + CuSO 4 Û (R – SO 3) 2 Cu + H 2 SO 4.

U prvim porcijama eluata, Cu 2+ joni bi trebali biti odsutni, jer će sloj ionskog izmjenjivača postepeno biti zasićen ovim ionima kako otopina prolazi. Onda dolazi slip jone Cu 2+ u eluat, nakon čega će koncentracija Cu 2+ na izlazu iz kolone rasti sve dok ne postane jednaka koncentraciji Cu 2+ na ulazu u kolonu, što ukazuje potpuno zasićenje sloj jonskog izmenjivača.

Analiza eluata na sadržaj Cu 2+ jona se vrši fotometrijski. Određivanje se zasniva na formiranju bakra (II) amonijaka, koji ima intenzivnu plavu boju:

Cu 2+ + 4NH 3 ↔ 2+.

Maksimalna apsorpcija svjetlosti ovog spoja odgovara λ = 620 nm. Za pronalaženje nepoznate koncentracije koristi se metoda kalibracijske krive.

Oprema, posuđe, reagensi: kolona sa sulfonskim kationskim izmenjivačem KU-2 u obliku vodonika; fotoelektrični kolorimetar; kivete ( l= 3 cm); boca Mariottea za ravnomjerno dovođenje otopine u kolonu; naočale; volumetrijske tikvice kapaciteta 25,0 ml (3 kom.) i 50,0 ml (6 kom.); graduirane pipete; mjerni cilindar kapaciteta 25 ml, 0,1 N. standardni rastvor CuSO 4; 3 n. rastvor HCl; reagensi za detekciju Cu 2+; 5% vodeni rastvor NH 3; univerzalni indikator papir.

Završetak radova

1. Priprema jonskog izmjenjivača za rad... U radu se koristi unapred pripremljena kolona sa kationskim izmenjivačem čiju težinu treba proveriti sa nastavnikom.

Prije svega, potrebno je pretvoriti kationski izmjenjivač u oblik vodika. Za to se kroz kolonu propušta 80-100 ml 3N HCl. rastvor HCl, provjeravajući filtrat na sadržaj Cu (II). Kao analitičke reagense za detekciju bakra (II) možete koristiti otopinu NaOH ili KOH ( formira se plavi talog Cu (OH) 2), vodeni rastvor NH 3 ( formira se amonijačni kompleks bakra (II) intenzivno plave boje) i sl.

U nedostatku Cu (II) katjona u filtratu, kationski izmjenjivač u koloni se ispere destilovanom vodom do neutralne. U ovom obliku, jonski izmjenjivač se smatra spremnim za rad.

2. Izvođenje jonske izmjene u dinamičkim uslovima... Rastvor CuSO 4 se sipa u Mariotte bocu pričvršćenu na vrh kolone. Zatim ga počinju propuštati kroz sloj kationskog izmjenjivača, održavajući konstantnu (~ 1 ml / min) brzinu filtracije i podešavajući je na izlazu pomoću vijčane stezaljke. Prilikom izvođenja radova potrebno je osigurati da se nivo rastvora u koloni održava konstantnim. Filtrat se skuplja u odvojenim porcijama u volumetrijske tikvice kapaciteta 25,0 ml i u svakoj od njih koncentracija Cu (II) ( vidi ispod).

Propuštanje rastvora CuSO 4 kroz smolu za kationsku izmjenu se zaustavlja kada sadržaj zasićenog Cu (II) jona u posljednja dva uzorka ostane konstantan.

3. Analiza.

§ Izrada kalibracionog grafikona... Alikvoti standarda 0,1 N. Rastvor CuSO 4 (1,00; 2,50; 4,00; 5,00; 6,00 ml) stavlja se u volumetrijske tikve zapremine 50,0 ml, u svaku tikvicu se doda 25 ml 5% rastvora amonijaka i destilovana voda do oznake. U odmjernoj tikvici istog kapaciteta pripremite referentni rastvor koji sadrži 25 ml otopine amonijaka.

Apsorpcija svjetlosti se mjeri ( A) jednog od pripremljenih rastvora u kiveti debljine sloja od 3 cm sa svim svetlosnim filterima i prema zavisnosti A = f(λ) izvršite izbor svjetlosnog filtera.

Zatim izmjerite apsorpciju svjetlosti svih standardnih otopina sa odabranim svjetlosnim filterom. Rezultati mjerenja se obrađuju metodom najmanjih kvadrata, po mogućnosti korištenjem PC-a, a kalibracijski grafikon se iscrtava u koordinatama A – WITH, mmol ekviv / ml.

§ Analiza filtra... Svaki prikupljeni dio eluata (25,0 ml) se kvantitativno prenese u volumetrijsku tikvicu kapaciteta 50,0 ml i razrijedi do oznake sa 5% rastvorom amonijaka. Apsorpcija svjetlosti se mjeri u odnosu na referentnu otopinu, a koncentracija Cu (II) u otopini se nalazi iz kalibracionog grafikona.

Ako je izmjerena vrijednost A≥ 0,6, zatim se alikvot ovog rastvora (10,0 ml) stavi u volumetrijsku tikvicu kapaciteta 50,0 ml, doda se 20 ml 5% rastvora NH 4 OH i razblaži destilovanom vodom do oznake. Rezultirajuće rješenje je fotometrijsko. Prilikom izračunavanja koncentracije bakra (II) u svakom dijelu eluata, mora se uzeti u obzir izvršeno razrjeđivanje.

4. Obrada primljenih podataka.

4.1. Izračunavanje PDOE:

Prema izmjerenoj vrijednosti apsorpcije svjetlosti ( A) za svaki od rastvora, koncentracija Cu (II) jona se određuje pomoću kalibracionog grafikona;

· Prema zakonu ekvivalenata, izračunati koncentraciju Cu (II) jona u svim porcijama eluata (25 ml), uzimajući u obzir sva prethodno napravljena razblaženja;

Izračunajte hemijsku količinu Cu (II) jona (mmol eq) u ukupnoj zapremini missed rješenje prema formuli

gdje V(Cu 2+) = 25 ml - zapremina jedne porcije eluata; str- broj porcija.

Izračunajte hemijsku količinu Cu (II) jona (mmol ekviv) u svim porcijama eluata prema formuli

gdje C i(1/2 Cu 2+) - koncentracija bakra u i dio eluata.

Na osnovu razlike pronađite broj mmol ekvivalenta Cu (II) koji apsorbuje jonski izmjenjivač:

Vrijednost dinamičkog kapaciteta izmjene jonskog izmjenjivača (PDOE) izračunava se po formuli

U nekim slučajevima, po uputstvu nastavnika, dodatno se izračunava DOE.

4.2. Iscrtavanje izlazne krive... Na osnovu dobijenih podataka iscrtava se izlazna kriva, na kojoj se crta zapremina eluata (ml) od početka eksperimenta duž ose apscise, i koncentracija bakra (II) u svakom delu eluata (mmol ekviv / l) duž ordinatne ose.

Omekšavanje vode vrši se metodama: termičkim, baziranim na zagrijavanju vode, njenoj destilaciji ili zamrzavanju; reagens, u kojem su ioni Ca (II) i Mg (II) u vodi vezani raznim reagensima da tvore praktično nerastvorljiva jedinjenja; jonska izmjena zasnovana na filtraciji omekšane vode kroz posebne materijale koji zamjenjuju ione Na (I) ili H (I) u svom sastavu za jone Ca (II) i Mg (II) sadržane u vodi; dijaliza; kombinovani, što predstavlja različite kombinacije navedenih metoda.

Poznato je da je najvažnija karakteristika slatke vode njena tvrdoća. Pod tvrdoćom se podrazumijeva broj miligramskih ekvivalenata kalcijevih ili magnezijumovih jona u 1 litru vode. 1 mg-eq/l tvrdoće odgovara sadržaju od 20,04 mg Ca2+ ili 12,16 mg Mg2+. Prema stepenu tvrdoće voda za piće se deli na veoma meku (0-1,5 mg-eq/l), meku (1,5-3 mg-eq/l), srednje tvrdoću (3-6 mg-eq/l), tvrda (6-9 mg-eq/l) i vrlo tvrda (više od 9 mg-eq/l). Voda tvrdoće 1,6-3,0 mg-eq / l ima najbolja svojstva ukusa, a prema SanPiN 2.1.4.1116-02, fiziološki kvalitetna voda treba da sadrži soli tvrdoće na nivou od 1,5-7 mg-eq / l. Međutim, s tvrdoćom vode iznad 4,5 mg-eq / l dolazi do intenzivnog nakupljanja taloga u vodovodu i vodovodu, a rad kućanskih aparata je poremećen. Obično se omekšavanje vrši do preostale tvrdoće od 1,0-1,5 mg-eq / l, što odgovara stranim standardima za rad kućanskih aparata. Voda tvrdoće ispod 0,5 mg-eq/l je korozivna u odnosu na cijevi i kotlove, sposobna je isprati naslage u cijevima koje se nakupljaju tokom dugog stagnacije vode u vodovodnom sistemu. To dovodi do neugodnog mirisa i okusa u vodi.

Omekšavanje vode vrši se metodama: termičkim, baziranim na zagrijavanju vode, njenoj destilaciji ili zamrzavanju; reagens, u kojem su ioni Ca (II) i Mg (II) u vodi vezani raznim reagensima da tvore praktično nerastvorljiva jedinjenja; jonska izmjena bazirana na filtraciji omekšane vode kroz posebne materijale koji zamjenjuju ione Na (I) ili H (I) u svom sastavu za jone Ca (II) i Mg (II) sadržane u vodi; dijaliza; kombinovani, što predstavlja različite kombinacije navedenih metoda.

Izbor metode omekšavanja određen je kvalitetom vode, potrebnom dubinom omekšavanja i tehničkim i ekonomskim razmatranjima prikazanim u tabeli ispod.

Omekšavanje vode kationizacijom zasniva se na fenomenu jonske izmjene, čija je suština sposobnost jonoizmenjivačkih materijala ili jonoizmenjivača da apsorbuju pozitivne jone iz vode u zamjenu za ekvivalentnu količinu jona izmjenjivača katjona. Svaki katjonski izmjenjivač ima određeni kapacitet izmjene, koji se izražava u broju kationa koje kationski izmjenjivač može izmijeniti tokom ciklusa filtracije. Kapacitet izmjene kationskog izmjenjivača mjeri se u gram-ekvivalentima zadržanih katjona po 1m3 kationskog izmjenjivača u nabubrenom (radnom) stanju nakon boravka u vodi, tj. u stanju u kojem je kationski izmjenjivač u filtratu. Razlikovati puni i radni kapacitet izmjene kationskog izmjenjivača. Ukupni kapacitet izmjene je količina kationa kalcija i magnezija koja može zadržati 1 m3 kationskog izmjenjivača u radnom stanju sve dok tvrdoća filtrata ne bude jednaka tvrdoći izvorne vode. Kapacitet radne izmene kationskog izmenjivača je količina katjona Ca + 2 i Mg + 2, koja zadržava 1m3 kationskog izmenjivača do trenutka „proboja“ u filtrat katjona soli tvrdoće. Kapacitet izmjene, koji se odnosi na cjelokupni volumen kationskog izmjenjivača napunjenog u filter, naziva se kapacitetom apsorpcije.

Kada voda prođe odozgo prema dolje kroz sloj kationskog izmjenjivača, ona omekšava, završavajući na određenoj dubini. Sloj kationskog izmjenjivača koji omekšava vodu naziva se radni sloj ili zona omekšavanja. Daljnjom filtracijom vode gornji slojevi kationskog izmjenjivača se iscrpljuju i gube svoj kapacitet izmjene. Donji slojevi kationskog izmjenjivača ulaze u ionsku izmjenu i zona omekšavanja se postepeno spušta. Nakon nekog vremena uočavaju se tri zone: radni, osiromašeni i svježi kationski izmjenjivač. Tvrdoća filtrata će biti konstantna sve dok se donja granica zone omekšavanja ne poklopi sa donjim slojem kationskog izmjenjivača. U trenutku spajanja počinje "proboj" katjona Ca + 2 i Mg + 2 i povećanje preostale tvrdoće dok ne postane jednaka tvrdoći početne vode, što ukazuje na potpuno iscrpljivanje kationskog izmjenjivača. Radni kapacitet izmene filtera Er g ÷ eq / m3 može se izraziti na sledeći način: Er = QŽi; Ep = ep Vk.

Volumen kationskog izmjenjivača koji se ubacuje u filter u nabubrenom stanju je Vk = ahk.

Formula za određivanje radnog kapaciteta izmenjivača katjona, g ÷ eq / m3: ep = QLi / ahk; gdje je Zhi tvrdoća izvorne vode, g ÷ eq / m3; Q je količina omekšane vode, m3; a - površina filtera za kationsku izmjenu, m2; hk je visina sloja kationita, m.

Odredivši brzinu filtracije vode u filteru kationske izmjene vk, količina omekšane vode može se naći po formuli: Q = vk aTk = erahk / Zh; odakle se trajanje filtera katjonske izmjene (period međuregeneracije) nalazi po formuli: Tk = erhk / vk Zhi.

Po iscrpljenju radnog kapaciteta izmenjivača katjona, on se podvrgava regeneraciji, tj. obnavljanje izmjenjivačkog kapaciteta osiromašenog ionskog izmjenjivača propuštanjem otopine natrijum hlorida.

U tehnologiji omekšavanja vode široko se koriste jonoizmjenjivačke smole, koje su posebno sintetizirane polimerne vodonetopive tvari koje u svojoj strukturi sadrže ionogene kisele grupe —SO3Na (jako kiseli kationski izmjenjivači). Jonske izmjenjive smole dijele se na heteroporozne, makroporozne i izoporozne. Heteroporozne smole na bazi divinilbenzena karakteriziraju heterogena struktura nalik gelu i male veličine pora. Makroporozne imaju spužvastu strukturu i pore veće molekularne veličine. Izoporozne imaju homogenu strukturu i u potpunosti su sastavljene od smole, pa je njihov izmjenjivi kapacitet veći nego kod prethodnih smola. Kvalitet kationskih izmenjivača karakterišu njihova fizička svojstva, hemijska i termička stabilnost, radni kapacitet izmene itd. Fizička svojstva kationskih izmenjivača zavise od njihovog frakcionog sastava, mehaničke čvrstoće i zapreminske mase (bubrenja). Frakcijski (ili zrnasti) sastav karakterizira radna svojstva kationskih izmjenjivača. Određuje se analizom sita. Pri tome se uzima u obzir prosječna veličina zrna, stepen homogenosti i količina čestica prašine koje su neupotrebljive.

Finozrnati kationski izmjenjivač, koji ima razvijeniju površinu, ima nešto veći kapacitet izmjene od krupnozrnog. Međutim, sa smanjenjem zrna kationske smole povećavaju se hidraulički otpor i potrošnja energije za filtriranje vode. Optimalna veličina zrna kationske smole, na osnovu ovih razmatranja, uzima se u rasponu od 0,3 ... 1,5 mm. Preporučuje se upotreba kationskih izmjenjivača s koeficijentom heterogenosti Kn = 2.

Evo karakteristika nekih kationskih izmjenjivača. Među visoko kiselim kationskim izmenjivačima domaće proizvodnje, odobrenim za upotrebu za snabdevanje pitkom vodom u domaćinstvu, izdvaja se KU-2-8chS. Dobija se sulfoniranjem granuliranog stiren kopolimera sa 8% divinilbenzena. KU-2-8chS po strukturi i svojstvima je blizak sledećim stranim sulfonskim kationskim izmenjivačima posebne čistoće: Amberlight IRN-77 (SAD), Zerolite 325 NG (Engleska), Dowex HCR-SN (SAD), Duolite ARC-351 ( Francuska) , vofatitou RH (Njemačka). Po izgledu - sferna zrna od žute do smeđe, veličine 0,4–1,25 mm, specifične zapremine ne veće od 2,7 cm3 / g. Puni statički kapacitet izmjene nije manji od 1,8 g-eq/l, min, dinamički kapacitet izmjene s potpunom regeneracijom nije manji od 1,6 g-eq/l.

Trenutno su kationski izmjenjivači jake kiseline iz Purolyte-a našli široku primjenu: C100, S100E, S120E (analozi domaćih smola KU-2-8, KU-2-8chS). Koristi se jonoizmjenjivačka smola kompanije Purolyte S100E Ag (izmjenski kapacitet 1,9 g-eq / l, nasipna gustina 800–840 g / l), koja je kationski izmjenjivač koji sadrži srebro za omekšavanje vode s baktericidnim efektom. Postoji domaći analog KU-23S - makroporozni kationski izmjenjivač sa baktericidnim djelovanjem (statički kapacitet izmjene 1,25 g-ekv / l, nasipna gustina 830-930 g / l).

Koristi se za omekšavanje vode za piće kako u industriji tako iu svakodnevnom životu kationski izmenjivač Purofine S100EF - ima niz prednosti u odnosu na konvencionalne smole za omekšavanje vode. Ima mnogo veći radni kapacitet pri normalnim brzinama protoka, povećan radni kapacitet pri visokim brzinama protoka, sa promjenjivim i povremenim protokom. Minimalni ukupni kapacitet izmjene je 2,0 g-eq/l. Posebnost C100EF kationskog izmenjivača je u tome što zahteva manji volumen i količinu regeneratora (NaCl).

Jako kiseli kationski izmjenjivač IONAC / C 249 se koristi za omekšavanje vode za kućnu i komunalnu upotrebu. Kapacitet zamjene 1,9 g-ekv/l.

Omekšavanje vode metodom natrijum-katjonske izmene na naznačenim smolama (tvrdoća vode se smanjuje kod jednostepene natrijum-kationizacije na 0,05...0,1, kod dvostepene - do 0,01 mg-eq/l) opisano je na sledeći način reakcije razmjene:
(vidi štampanu verziju)

Nakon iscrpljivanja kapaciteta radne izmjene kationskog izmjenjivača, on gubi sposobnost omekšavanja vode i mora se regenerirati. Proces omekšavanja vode na filterima za katjonsku izmjenu sastoji se od sljedećih uzastopnih operacija: filtracija vode kroz sloj katjonoizmjenjivačke smole dok se ne postigne maksimalna dozvoljena tvrdoća u filtratu (brzina filtracije unutar 10 ... 25 m/h); otpuštanje sloja kationskog izmjenjivača uzlaznim protokom omekšane vode, istrošenog regenerata ili vode za pranje (brzina protoka 3 ... 4 l / (cm2); spuštanje vodenog jastuka kako bi se izbjeglo razrjeđivanje otopine za regeneraciju; regeneracija kationa izmenjivač filtriranjem odgovarajućeg rastvora (brzina filtracije 8...10 Regeneracija obično traje oko 2 sata, od čega 10...15 za otpuštanje, 25...40 za filtriranje rastvora za regeneraciju i 30...60 minuta za pranje.

Proces regeneracije je opisan reakcijom:
(vidi štampanu verziju)

U praksi su ograničeni na jedan prolaz soli kada je tvrdoća omekšane vode do 0,20 mg-eq/l, ili dva puta - pri tvrdoći manjoj od 0,05 mg-eq/l.

C.O.K. N 10 | 2002
Kategorija: SANITACIJA I VODOSNABDIJEVANJE
dr Lavrushina Yu.A., šef Nezavisne akreditovane ispitne laboratorije za analizu

Hvala unaprijed na odgovoru.

C100E je visoko kisela smola za kationsku izmjenu gela sa visokim kapacitetom izmjene, kemijskom i fizičkom stabilnošću i odličnim performansama. S100E efikasno zadržava suspendovane čestice, a takođe, u kiselom (H+) obliku, uklanja jone gvožđa i mangana.

Visok kapacitet izmene omogućava dobijanje vode ukupne tvrdoće reda veličine 0,05 meq/l, a odlična kinetika jonske razmene - za postizanje visokih brzina protoka. Kada se koristi C100E, proboj jona koji određuju tvrdoću vode u normalnim radnim uslovima u pravilu ne prelazi 1% ukupne tvrdoće izvorske vode. U ovom slučaju, kapacitet izmjene smole se praktično ne mijenja, pod uslovom da udio monovalentnih jona ne prelazi 25%.

S100E je nerastvorljiv u rastvorima kiselina i alkalija i u svim uobičajenim organskim rastvaračima. Prisustvo rezidualnih oksidansa u vodi (na primjer, slobodni ioni klora ili hipoklorita) može dovesti do smanjenja mehaničke čvrstoće čestica kationske izmjenjivače smole. C100E je termički stabilan do temperature od 150 °C, međutim, pri visokim temperaturama, kapacitet izmjene katjonske izmjenjivačke smole u kiselom (H +) obliku opada.

Specifikacije

Fizička svojstva
	prozirne sferične čestice žućkaste boje
Obrazac za dostavu
Nasipna težina, g / cm3
Specifična težina, g/cm3
Koeficijent uniformnosti
Veličina granula, mm (mreža)
Kapacitet razmjene, g-eq/l
Bubrenje Na + → H +, max,%
Kapacitet bubrenja Ca 2+ → Na +, max,%
Pravila korištenja
	6 - 10 (Na-oblik)
Maksimalna radna temperatura, oS
Visina sloja cm (inči)
Radni protok, zapremina smole/sat
Proširenje sloja u režimu povratnog ispiranja,%
Koncentracija rastvora NaCl,%
Potrošnja soli za regeneraciju, gr. NaCl / l smole

KRATAK OPIS OD
besplatni prostor iznad preuzimanja - 50%
veličina zrna 0,6 mm do 90%
Nasipna težina 820gr / l
Sadržaj vode (vlaga) 42-48%
Ukupni kapacitet do 2 g eq/l
radna temperatura od 4 - 120 0 C
pH vode 0 - 14
prelazak Na jona u N - 8%
visina sloja od 0,8 - 2m
servisna brzina od 5 - 40m/sat
specifična servisna stopa 20OZ / sat
brzina povratnog pranja na 20 C od 10 - 12 m/h
zapremina vode za povratno pranje sa novim punjenjem 20OZ
zapremina vode za povratno ispiranje 4OZ
zapremina vode za sporo pranje soli 4OZ
potrošnja soli tokom regeneracije po 1 litru punjenja - 150g
rezidualna tvrdoća - 0,5 mg eq/l
specifični gubitak pritiska u kPa m 2 visina opterećenja - 1
gubitak pritiska od 11mbar na 4°C po 1m visine utovara
brzina regeneracije - 5m / sat
brzina pri pranju soli vodom - 5m / sat

USLOVI PRIJAVE
odsustvo oksidiranog željeza (Fe 3+) u vodi
nedostatak rastvorenog kiseonika u vodi
nedostatak organske materije u vodi
odsustvo bilo kakvih oksidirajućih sredstava u vodi
nakon omekšavanja natrijuma, ukupna alkalnost i suhi ostatak će se povećati.
jaki oksidansi kao što je dušična kiselina mogu izazvati burne reakcije
suspendirane čvrste tvari u napojnoj vodi do 8 mg/l
boja izvorske vode do 30 0 S
zamućenost izvorske vode do 6 mg/l
ukupna tvrdoća sirove vode do 15 mg eq/l

U nastavku su navedene metode za izračunavanje kapaciteta izmjene i drugih parametara kationskog izmjenjivača.

Kapacitet radne razmene kationskog izmenjivača E f g ÷ eq / m3 može se izraziti sledećom formulom:

E f = Q x W; Ep = ep x Vk.

Volumen kationskog izmjenjivača ubačenog u filter u nabreklom stanju izražava se formulom:

Formula za određivanje radnog kapaciteta izmenjivača katjona ep, g ÷ eq / m 3:

ep = Q x W / S x h;

gdje je W tvrdoća izvorne vode, g ÷ eq / m3; Q je količina omekšane vode, m 2; S je površina filtera za kationsku izmjenu, m 2; h je visina sloja kationita, m.

Označavajući brzinu kretanja vode u smoli za kationsku izmjenu kao v k, količina omekšane vode Q može se naći po sljedećoj formuli:

Q = v k x S x Tk = ep x S x h / Ž;

odakle je moguće izračunati trajanje kationskog filtera Tk:

Tk = ep x h / v k x J.

Proračun izmjenjivačkog kapaciteta kationskog izmjenjivača može se izvršiti i prema koreliranim grafovima.

Na osnovu približnih praktičnih podataka, vaš filter će moći da očisti ne više od 1500 litara. vode. Za preciznije proračune morate znati količinu (volumen) smole u vašem filteru i radni kapacitet vaše smole (za katjonske izmjenjivačke smole radni kapacitet varira od 600 do 1500 meq/l). Poznavajući ove podatke, lako možete izračunati tačnu količinu omekšane vode prema vašim formulama.