Ионный обмен

Современные стандарты к качеству питьевой и технологической воды предъявляют жесткие требования к химическим показателям качества используемой жидкости. Для доведения исходного состава воды до нормативов действующего стандарта применяется ее очистка при помощи технологии ионного обмена.

До момента появления сложных синтетических полимеров в данных целях использовались иониты природного происхождения (примером служат сульфоугли, цеолиты). После изобретения синтетических ионитов основной задачей проведения эффективного процесса очистки воды стал подбор подходящего типа ионообменной смолы и параметров ее эксплуатации для достижения высокой степени очистки. 

Сущность очистки воды по технологии ионного обмена заключается в фильтровании потока воды через специальные фильтроэлементы, включающие в свой состав полимерную ионообменную смолу. Количество рабочих элементов устанавливается в зависимости от требований к качеству очистки воды. В ходе фильтрации из воды удаляются нежелательные ионы, в том числе обуславливающие повышенную жесткость, щелочность и солесодержание воды, и обмениваются на эквивалентное количество безвредных ионов.

Ионообменная смола, участвующая в данном процессе, представляет собой инертный полимер (условный «каркас», находящийся в неизменном состоянии в течение всей процедуры) с содержащимися на его поверхности положительно- или отрицательно-заряженными функциональными группами, которые вступают в химические реакции с поступающими из воды противоионами.  

По структуре полимерной матрицы ионообменные смолы подразделяют на следующие типы. 

Гелевые. Гелевые смолы обладают микропористой структурой, поры в которой имеют размеры порядка нескольких наномеров. Гелевые смолы представляют собой поперечно-сшитые гомогенные полимеры с достаточно невысокой степенью сшивки, в связи с чем данные смолы способны к сильному набуханию при контакте с водой. Фильтрующие материалы данного типа характеризуются высокой обменной емкостью и высокой скоростью процесса ионного обмена. 

Макропористые. Поры в смолах данного типа имеют большие размеры в сравнении с гелевыми смолами и измеряются десятками нанометров. Макропористые смолы характеризуются более жесткой структурой каналов и пор, которые определяются особенностями синтеза, в связи с чем они в меньшей степени способны к набуханию и обладают повышенной устойчивостью к воздействию химических окислителей, которые могут присутствовать в обрабатываемой воде. Материалы данного типа характеризуются более низкой скоростью ионного обмена и меньшей обменной емкостью в сравнении с гелевыми аналогами.