Замена ионообменной смолы своими руками

Восстановление ионообменной смолы

Чтобы обеспечить высокий уровень очистки воды в домашних условиях, необходимо использовать трехступенчатую систему фильтрации. Такая система включает в себя картридж механической очистки, умягчения (в котором используется ионообменная смола) и доочистки из активированного угля.

Ресурс подобных картриджей приблизительно составляет 5-7 тысяч литров, поэтому их достаточно менять раз в год на новые. Но есть один важный момент: эффективность картриджа с ионообменником напрямую зависит от уровня жесткости поступающей жидкости и его полноценное применение возможно только при проведении регулярной регенерации.

Ионообменные смолы: общее описание

Это соединения в виде мелких шариков, обычно янтарного цвета. Они способны улавливать из водных растворов ионы магния и кальция и заменять на ионы натрия (или водорода). В результате жидкость приобретает нормальный уровень жесткости.

Такие материалы широко применяются в процессах водоподготовки, начиная с 60-х годов прошлого века. Это один из доступных, экологически безопасных и быстрых способов фильтрации. Он позволяет избавиться от накипи, добиться хорошего пенообразования при контакте с моющими средствами и получить питьевую воду без посторонних примесей.

В бытовых фильтрах наиболее часто используются иониты гелевого типа (например, катионит КУ-2-8, Dowex, Relite, Lewatit и др. Они обладают химической стойкостью, осмотической стабильностью и не выделяют в очищаемую воду вредные примеси.

Так как емкость ионитов ограничена, необходимо своевременно проводить ее восстановление. Для этого ионообменник погружают в раствор, содержащий избыток ионов натрия. В этом случае процесс пойдет в обратном направлении: ионы натрия поглощаются, а ионы кальция и магния отдаются в раствор. В качестве регенерационного соединения обычно используют поваренную соль.

Как регенерировать смолу при помощи поваренной соли?

Для этого следует закрыть кран на входе, чтобы перекрыть подачу воды в фильтр, и включить чистую воду, чтобы сбросить давление в корпусах системы. Затем следует достать картридж механической очистки и тщательно очистить его от загрязнений, промыв под струей воды со щеткой, а также вымыть колбу фильтра. После этих процедур картридж механической очистки установить на место.

Затем необходимо достать картридж с ионообменником. Процедура его регенерации зависит от типа фильтрационной системы: в простых фильтрах содержимое можно высыпать и регенерировать в отдельной емкости, в более сложных восстановление проводится без извлечения гранул.

В первом случае следует залить смолу 2 л 10 %-ного раствора нейодированной поваренной соли (100 г соли на 1 л воды) и дать настояться в течение 6-8 часов. После этого ионообменник промывают чистой водой 2-3 раза и засыпают обратно.

Второй вариант предполагает заливание смолы прямо в картридже 2 л 10 %-ного солевого раствора, после чего картридж ставят в промытую колбу и заливают еще 0,5 л раствора, оставляют на 8-10 часов. По истечении этого времени жидкость сливают и вновь погружают ионообменник в 2 л раствора. Для устранения избытка соли после этого гранулы промывают 2 л чистой воды.

Важный момент! Восстановление смолы может проводиться неоднократно, но постепенно она загрязняется примесями, которые содержатся в воде, и теряет ионообменную емкость. Поэтому картридж с ионообменником подлежит замене примерно раз в год (в зависимости от интенсивности использования и жесткости воды).

Источник

Регенерация ионообменной смолы

Процесс очистки воды методом ионного обмена проходит в фильтрах ионообменного действия. В промышленных установках умягчения регенерация ионообменной смолы проводится автоматически с помощью клапанов управления, последовательно проходя стадии сорбции, регенерации и промывания. Аналогично этот процесс происходит в фильтрах умягчения для частных и загородных домов. Домашние фильтры картриджного типа необходимо промывать самостоятельно при утрате ионообменным материалом сорбционных свойств. Регулярность промывки ионообменной смолы зависит от качества поступающей воды, интенсивности использования фильтра.

Что такое ионообменная смола и где она применяется

Ионообменная смола представляет собой синтетическое органическое высокомолекулярное соединение, которое имеет в составе ионогенные группы, диссоциирующие в растворе и способные к обмену подвижных ионов на другие ионы, содержащиеся в водной среде. Свойства ионитов определяются природой функциональных групп:

• в анионитах: -NH 3- , =NH 2+ , =N + =, =P + =, ≡S + ;
• в катионитах: AsO₃ 2- , -COO, -PO₃ 2- , -SO₃ 2- .

Ионообменные смолы представляют собой мелкие зерна или гранулы разных геометрических параметров и размеров в зависимости от метода получения: при полимеризации получаются практически идеальные сферы, поликонденсационные смолы имеют гранулы неправильной формы. Размеры варьируются от нескольких микрон до 1,5 мм.

По структуре полимерной основы ионообменные смолы бывают гелевые (непористые) и изопористые. Величина обменной емкости ионита зависит от числа активных групп на поверхности зерен, размера пор, углублений, каналов в его структуре.

Ионообменные смолы применяют для деминерализации, умягчения, обескремнивания водных растворов, избирательного удаления определенных ионов. Применение ионитов в технологических процессах позволяет сократить трудоемкость многих операций, переводя их на непрерывный процесс, и получить конечные продукты в более чистом виде. Ионообменные фильтры используют в быту для получения мягкой воды, применяемой при приготовлении пищи, стирке, на другие хозяйственные нужды.

Как можно регенерировать ионообменную смолу

При насыщении смолы удаляемой группой ионов до проскока их в фильтрат происходит истощение ионита. Процесс восстановления первоначальной формы ионообменной смолы называется регенерацией.

В процессе водоподготовки по мере прохождения исходной воды через катионитовый слой, количество катионов Na + , способных к обмену, уменьшается, а число катионов Mg 2+ и Ca 2+ , отсорбированных на смоле, увеличивается. Ионные процессы обратимы, поэтому по мере насыщения обрабатываемой воды Na + , замедляется поглощение ионов, обуславливающих жесткость, и ионообменная очистка теряет свою эффективность. Для этого и нужен процесс регенерации ионообменной смолы.

Полезная обменная емкость катионита зависит от:

• вида удаляемых из водного раствора ионов;
• соотношения солевых компонентов в водном растворе;
• величины рН;
• высоты катионитового слоя;
• скорости потока фильтруемой воды;
• интенсивности эксплуатации;
• расхода регенерирующего раствора.

После истощения катионита его отключают на регенерацию ионообменной смолы. В промышленных установках продолжительность восстановления фильтра с ионообменной смолой составляет примерно 1,5-2 часа:

1. взрыхление 15 — 25 мин;
2. фильтрование регенерата 20 — 25 мин;
3. отмывание 40 — 50 мин.

Взрыхляют катионитовый слой восходящей струей исходной воды, отработанным раствором после регенерации ионообменной смолы или отмывочным водным раствором.

В домашних условиях восстановление картриджа с ионообменной смолой проводится выдерживанием ионообменной смолы в регенерирующем растворе в течение 8 — 10 часов при периодическом перемешивании. Частота промывки ионитового картриджа зависит от жесткости поступающей в него воды. Первым сигналом того, что ионит исчерпал свою обменную емкость, будет образование накипи на посуде при кипячении.

Чем регенерируют ионообменные смолы

Существует несколько реагентов для процесса регенерации ионообменной смолы

Соль таблетированная для регенерации ионообменных смол

В связи с доступностью и небольшой стоимостью хлорида Na, он стал основным реагентом для восстановления фильтров с ионообменными смолами, используемых при водоподготовке. Образующиеся после восстановления поваренной солью MgCl₂ и CaCl₂ полностью растворяются в воде, в отличие от CaCO₃, образуемом при регенерации карбонатом Na, или CaSO₄ при применении сульфата Na.

Процесс регенерации ионообменной смолы можно представить:

Раствор технической соли NaCl в промышленных установках пропускают сквозь натриевый ионит с интенсивностью 2 — 4 м/ч. Концентрация раствора NaCl составляет 6 — 9%. При жесткости фильтрата до 0,25 мг/л берут раствор с содержанием соли 6%, при жесткости меньше 0,06 мг/л предусмотрена поэтапная регенерация разбавленным 2 — 4% хлоридом натрия в пересчете 1,1 м 3 раствора на 1 м 3 катионита, затем более концентрированным 8 — 10% хлоридом Na. Регенерация ионообменных смол поваренной солью наиболее часто используется в промышленности.

Повышение температуры ускоряет диффузию ионов, поэтому рекомендуется нагревать умягчаемую воду и регенерирующий раствор до 35 — 45°С, если это допускает технологический процесс.

Восстановление ионообменной смолы кислотой и щелочью

Кроме раствора поваренной соли промывку ионообменной смолы проводят кислотой (соляной, лимонной и т.д.) или щелочь. Это необходимо для регенерации специальных ионообменных смол, которые применяются для деминерализии воды. Данный процесс должен проводиться под контролем специалистов.

Расчет соли для регенерации ионообменной смолы

Расход NaCl (кг) на один цикл регенерации натриевого катионита рассчитывают по формуле:

где V — количество ионообменной смолы, л; a — расход NaCl на 1 г-экв полезной ионообменной емкости ионита (для одноступенчатой системы — 160 — 210 г/г-экв; для фильтра первого этапа в двухэтапной системе равен 130 — 160, второго этапа — 250 — 350 г/г-экв).

Как провести регенерацию ионообменной смолы

В промышленных установках ионообменной фильтрации, восстановление сорбционной способности фильтра заложено в технологический процесс работы оборудования. Методику восстановления ионообменной смолы можно описать четырьмя ступенями.

Прохождение водного раствора через катионитовый слой с интенсивностью 15 — 30 м/ч до появления установленной нормативным допуском жесткости в фильтрате.

1. Взрыхление ионита восходящей струей исходной воды, отработанного регенерационного раствора или промывных вод со скоростью 2 — 5 л/(с*м 2 ).
2. Стравливание воздуха, чтобы избежать разбавления регенерата.
3. Восстановление катионита посредством пропускания соответствующего раствора с интенсивностью 4 — 6 м/ч.
4. Отмывание катионитового слоя исходной водой (скорость потока 8 — 10 м/ч).

Восстановление ионообменной смолы в домашних условиях

Регенерацию картриджей с ионообменной смолой бытовых фильтров можно проводить самостоятельно по мере их истощения с использованием технической поваренной соли. Также популярным вопросом является «Сколько регенерировать ионообменную смолу?». В зависимости от устройства фильтра, промывание проводится непосредственно в фильтрующем блоке или посредством регенерации ионообменной смолы в отдельном сосуде. Инструкция по регенерации ионообменной смолы:

• Необходимо снять картридж с ионообменной смолой из установки фильтра.
• Колбу фильтра нужно тщательно вымыть.
• Приготовить насыщенный раствор для регенерации смолы ионообменной NaCl из расчета 100 гр технической поваренной соли на 1 л теплой (40 — 45°С) воды (нельзя использовать йодированную соль).
• В разборных картриджах высыпать ионит в отдельную емкость, залить раствором соли, оставить на 7 — 8 часов, периодически перемешивая.
• При невозможности извлечь смолу, соляной раствор заливают прямо в картридж до заполнения (около 2 л). Картридж с катионитом помещают обратно в колбу, доливают приготовленный раствор (еще примерно 0,5 л) и оставляют на 8 — 10 часов.
• Извлеченный ионит промывают под проточной водой несколько раз и засыпают в емкость фильтра.
• Картридж вынимают из раствора соли, и остаток NaCl (около 2,5 л) проливают через него тонкой струей. Затем картридж промывается 2 — 2,5 л воды до исчезновения соленого вкуса.
• После сборки фильтра, нужно пропустить через него воду в течение 3 — 4 минут.

Регенерация или замена: сколько раз можно регенерировать ионообменную смолу

Необходимая глубина умягчения при фильтровании воды через катионитовый фильтр может быть достигнута только при правильно выбранных и точно рассчитанных параметрах его работы. Регенерацию можно проводить много раз, но после каждого восстановления степень умягчения воды будет снижаться. Когда смола перестала восстанавливать свои первоначальные обменные свойства, картридж или загрузка фильтра подлежит замене на новый.

Мы знаем все о регенерации смол ионного обмена

Мы предлагаем ионообменные фильтры для бытового использования и промышленные установки для умягчения воды разной конструкции и обменной емкости, а также техническую поваренную соль для осуществления своевременной регенерации ионообменной смолы. Получить подробную консультацию и сделать заказ можно по телефону или электронной почте. Оформление заказа также возможно через форму обратной связи на сайте.

Источник

Ионообменная смола: виды, использование, восстановление и замена

Зачастую в водопроводной воде преобладают соли магния и кальция, отрицательно воздействующие на здоровье человека. Чтобы повысить ее качество, в фильтрах используется ионообменная смола. Ионообменные фильтры используются в заведениях общепита, организациях, заводах, домах и квартирах. Они отлично смягчают, очищают и защищают воду от накипи.

Что такое ионообменная смола и ее применение

Это вещество, повышающее, качественные характеристики воды. У нее макропористая структура.

Делятся смолы на 3 вида:

1. катионообменные.
2. анионообменные.
3. биполярные.

Они являются полиэлектролитами и не растворяются.

Смола представляет собой мелкие шарики, изготовляемые из полимерных материалов. Это молекулярные соединения ионных групп, которые перехватывают и втягивают в себя из воды ионы разных веществ, на их место выдавая «припасенные» ионы. Вследствие чего, ионы обмениваются между собой, поэтому и получили название смол – ионообменные.

Структурно ионообменные смолы подразделяют на:

У гелевых отсутствует пористая структура, поэтому обмениваются ионами в набухшем состоянии. Макропористые иониты, в связи с наличием пор, могут обмениваться как в не набухшем, так и в набухшем виде.

Применяется во многих фильтрах для смягчения и очистки воды для бытовых нужд, для изготовления деионизированной воды.

Ионообменные фильтры

Классифицируют их в зависимости от применения:

• Оборудование для использования в домашних условиях, предполагающие смену картриджа.
• Промышленные фильтры. Очистной раствор регенерируется автоматически.

Их применяют, когда вода имеет сильную минерализацию. В загрязненной воде, во время протекания через фильтр, происходит взаимообмен, задерживаются ионы магния и кальция, и отдаются иониты натрия. В конечном итоге химическая структура воды меняется. Смола также задерживает и иные вредные химические вещества.

Через какое-то время ионообразную смолу необходимо восстанавливать. В качестве восстановителя применяется поваренная соль. Но полностью смола не восстанавливается, и какая-то часть ионов остается.

Ориентировочный срок службы при своевременном восстановлении составляет 3 года.

Технические характеристики оборудования отличаются в зависимости от сферы его применения. В домашних ионных фильтрах делается замена картриджа при окончании его срока службы.
В промышленном оборудовании применяются ионообменные колонны. В них регенерация происходит автоматически.

Фильтр состоит из 3-х блоков. Процесс фильтрации происходит в емкости, где расположен ионообменный наполнитель.

При истощении ресурса смолы, требующей регенерации, вода подает в восстановительную емкость. Полученный солевой раствор используется для промывки наполнителя. Процедура осуществляется до тех пор, пока максимально не восстановится.

Если используются фильтры картриджные, то после их истощения применяют следующие варианты:

• Производится замена картриджа.
• Промывается вручную раствором поваренной соли, а потом в чистой отфильтрованной воде.

Для умягчения воды

По жесткости вода делится на:

Основной способ смягчить воду – кипячение. Но оно не избавляет от солей. Ионообменный фильтр очищает от механических примесей, органики и хлора. Осуществляет антибактериальный эффект, при этом сохраняя микроэлементы.

В соответствии с действующими санитарными нормами жесткость воды не должна превышать 7 мг-экв/литр.

На кухне, зачастую, чтобы смягчить питьевую воду, используют простые фильтры-кувшины, имеющие съемный картридж (кассету).

Недостатком является небольшая производительность и частая замена кассеты.

Для очистки воды

Ионит качественно очищает как питьевую воду, так и промышленные водостоки. В нем используются водородные смолы. Из себя он представляет корпус с размещенными на нем фланцами, изготавливаемый из материала, устойчивого к коррозии. Посередине корпуса расположен блок фильтра, сделанный на основе волокнистых материалов «фибан».

Фильтрующие элементы очистки состоят:

1. Сетчатый фильтр. Предназначен для механической очистки, освобождающую воду от больших частиц, задерживая их на сетке.
2. Ионообменный очиститель. Удерживает тяжелые металлы и устраняет вредные соли.
3. Фильтры тонкой очистки.

Для стиральной машины

Распространенной причиной поломки стиральной машины является выход из строя водонагревательного элемента. Основной причиной служит низкое качество воды, используемой при стирке белья. Тэн и внутренние детали покрываются накипью, что и служит причиной поломки машины.

С помощью фильтра, установленного на трубе, ведущей к машинке, увеличивается срок работы стиральной машины. Он не дает забить внутренний фильтр машинки и предохраняет от накипи ее внутренние детали.

Регенерация и восстановление ионообменной смолы

Если через определенное время после приобретения фильтра, в чайнике стала появляться накипь или вода стала мутной, следует провести регенерацию ионной смолы.

Срок службы

Ресурс любого картриджа зависит от «емкости» по умягчению. В очищающей емкости типа «кувшин» ресурс составляет 100–750 литров. Обычно его следует менять один раз в 3 месяца.

В фильтрах, представляющие собой домашние стационарные устройства, картридж обладает производительностью порядка 15 000 литров. Замену желательно производить 1 раз в 3 года.

Сколько раз можно восстанавливать ионообменную смолу

Выполнять регенерацию можно, ориентировочно, до 800 раз. Но после каждого восстановления качество очищения воды будет снижаться. Если смола перестала восстанавливать свои свойства, следует поменять картридж.

Регенерация и замена ионообменной смолы в домашних условиях

Для этого в трехлитровую банку с горячей фильтрованной водой добавляется 1 кг поваренной не йодированной соли и размешивается до полного растворения, а затем остужается.

Снимается колба фильтра и хорошо промывается. У картриджа откручивается верхняя крышка и он вставляется в колбу. Подготовленным солевым раствором заливается все содержимое картриджа. Вода просочится через элемент, и с наружной стороны поднимется до верхнего уровня. В таком состоянии оставляем на 12 часов.

После этого картридж вынимается из колбы, и не закрывая верхней крышки, остатком соляного раствора поливаем тонкой струйкой через картридж. Затем сквозь картридж пропускается литр чистой воды, для удаления соленого привкуса.

Крышка закручивается, и даем стечь лишней влаги. Вместо поваренной соли можно использовать таблетированную соль, специально выпускаемую заводом для регенерации.

Существуют два основных вида ионитов: катиониты и аниониты. Каждый имеет свои особенности применения и регенерации.

Катионит. Характеристика и применение

Катиониты – это высокомолекулярные нерастворимые вещества, состоящие из твердой основы в виде небольших гранул. Они бывают минеральные и органические, искусственного и естественного происхождения.

В искусственных содержится водород, который способен замещаться другими катионами – четвертичные амины.

Натрий катионитовый фильтр: принцип работы и применение

Состоит он из гелиевой смолы, состоящей из натриевых шариков. Таким наполнителем заполняется картридж, и он удерживает вредные минералы. Между натрием и солями происходит бурная реакция, способствующая образованию корки. Магний с кальцием прилипает к катиониту, словно магнит.

Работа делится на 4 этапа:

1. Умягчающий этап.
2. Перетряска катионовой засыпки.
3. Регенерация.
4. Этап отмывания.

Применяется на водоподготовительных установках электростанций, промышленных и отопительных котельных.

Особенности замены и регенерации катионитовых фильтров

Регенерация катионита осуществляется последовательным пропусканием раствора кислоты серной нарастающей концентрации: 1% раствор в течение 50 минут, 1,5% раствор – 25 минут и 3% раствор пропустить 20 минут со сбрасыванием использованного раствора в бак стоков.

Следующий этап – отмывка катионита от продуктов регенерации и избыточного содержания серной кислоты.

Фильтр рекомендуется менять, если он предназначен для очистки питьевой воды. Во всех других случаях его можно регенерировать.

Анионит. Характеристика и применение

Аниониты – разновидность ионообменных смол, представляющие собой зернистый твердый материал, не растворяющиеся в воде, органического происхождения. Аниониты образованы сополимеризацией дивинил бензола, линейного полистирола и стирола. Отличаются по цвету от других веществ. Они имеют темно-желтый цвет. Из-за высокой прочности аниониты в фильтрах можно использовать несколько лет.

Используется в сфере водоочистки от слабодиссоцирующих кислот для химической и пищевой промышленности.

Особенности регенерации и замены анионитовых фильтров

Восстановление анионитных фильтров включает пропускание через них сначала отработанного регенерационного раствора, а затем 2– 4,0% раствора щелочи, который готовится на обессоленной воде. После этого отработанный раствор пропускается через анионитный фильтр в гидрокарбонатной форме.

При проведении регенерации щелочные воды сбрасываются в баки щелочных вод, из них в бак-нейтрализатор.

Для повышения качества воды, в фильтрах применяется ионообменная смола, которая смягчает и очищает воду. Их можно регенерировать, в том числе и в домашних условиях. Выделяют два вида ионитов: катиониты и аниониты. Каждый вид имеет свои особенности регенерации.

Источник