Катиониты (смолы катионообменные). Сравнительная характеристика. Синтез ионообменных смол
Купить ионообменную смолу в России не составляет труда. В России широкое распространение для умягчения воды хозяйственно-питьевого назначения получила отечественная сильнокислотная смола-катионит КУ-2-8чс (катионит КУ-2-8) и его зарубежные аналоги. Получают его сульфированием гранульного сополимера стирола с 8% дивинилбензола. Катионит КУ-2-8чс по структуре и свойствам близок к следующим зарубежным сульфокатионитам особой степени чистоты:
Resinex KW8 (Германия-Швеция)
Amberlite IRN-77 (Rohm and Hass, США)
Zerolit 325 NG (Англия)
Dowex HCR-S-S (Dow Chemical, США)
Duolite ARC-351 (Rohm and Hass, Франция)
Lewatit S1467 (LanXess/Bayer)
Смолы Purolite C100E, C100C, C100EC (США)
Sybron CFP 110 (Ionac)
По внешнему виду – сферические зерна от желтого до коричневого цвета, размером 0,4 –1,25 мм, удельный объем не более 2,7 см3/г. Как правило, полная статическая обменная емкость этих смол не менее 1,8 г-экв/л, мин, динамическая обменная емкость с полной регенерацией не менее 1,6 г-экв/л.
Очень популярный сильнокислотный катионит Resinex K8 применяется для умягчения питьевой воды, как в промышленности, так и в быту. Он имеет ряд преимуществ по сравнению с общепринятыми смолами для умягчения, т.к. намного большей рабочей емкостью при обычных скоростях потока, повышенной рабочей емкостью при высоких скоростях потока, при меняющемся и прерывающемся потоке.
Возможно одноступенчатое и двухступенчатое умягчение и очистка воды натрий-катионитовым методом (фильтры с прямоточной и противоточной регенерацией) на смоле Resinex K-8. При одноступенчатом умягчении жёсткость воды снижается до 0,05...0,1 мг-экв/л, при двухступенчатом – до 0,01 мг-экв/л).
После истощения рабочей обменной емкости катионита он теряет способность умягчать воду и его необходимо регенерировать. Процесс умягчения воды на катионитовых фильтрах слагается из нескольких последовательных операций:
фильтрование воды через слой катионита до момента достижения предельно допускаемой жесткости в фильтрате (скорость фильтрования в пределах 10...25 м/ч);
взрыхление слоя катионита восходящим потоком умягченной воды, отработанного регенерата или отмывных вод (интенсивность потока 3...4 л/(см2);
регенерация катионита посредством фильтрования соответствующего раствора (скорость фильтрования 8...10 м/ч).
отмывка катионита от регенерирующего раствора
Широкое распространение получили автоматические установки умягчения воды. На регенерацию обычно затрачивают около 2ч, из них на взрыхление — 10...15, на фильтрование регенерирующего раствора — 25...40, на отмывку — 30...60 мин. На практике ограничиваются однократным пропуском соли при жесткости умягченной воды до 0,20 мг-экв/л или двукратным — при жесткости ниже 0,05 мг-экв/л.
