Пом'якшення води катіонірованіем
Кінетика роботи катионитового фільтра
Сутність іонного обміну полягає в здатності іоні обмінних матеріалів або іонітів поглинати з води (розчину електроліту) позитивні або негативні іони в обмін на еквівалентну кількість іонів іоніти. Процес водообробки методом іонного обміну, в результаті якого відбувається обмін катіонів, називають катіонірованіем. Катіоніти у воді розбухають, збільшуючись в об'ємі. Ставлення обсягів однакових мас катіонітів в набряклому і повітряно-сухому стані називають коефіцієнтом набрякання. Він виражається відношенням насипних густин повітряно-сухого і набряклого іонітів.
Іонний склад і ступінь розбухання часток іонообмінної смоли є результатом рівноваги рушійних сил у системі частка-вода. Поряд з невеликою часткою енергії, що звільняється внаслідок гідратації функціональних груп, рушійні сили виникають в основному через різниці концентрацій між внутрішньою набряклою частиною зерна і навколишнього його водою. Вода набухання у частці смоли з мобільними протиіонами функціональних груп має концентрацію 1,5 ... 6 г-екв/л. Слідуючи за перепадом концентрації, протівоіони функціональних груп намагаються покинути частку смоли і проштовхнути в неї молекули води. Це тягне за собою зсув потенціалу Доннана на граничної поверхні частинки. Міграція противоионов і набухання смоли припиняються після досягнення умов мінімального запасу енергії. Усередині частинки акумулюються ті багатоатомні протівоіони з невеликим радіусом, які вступають з функціональними групами в асоціації з малим запасом енергії. Ця селективність, яка є основою процесу, знижується зі збільшенням концентрації середовища і зменшенням ступеня В«зшиванняВ» іонообмінника.
Енергія входження різних катіонів у катіоніт за величиною їх динамічної активності може бути охарактеризована для однакових умов наступним рядом: Na +
Основоположним фактором кінетики процесу є швидкість іонообміну між іонами води і омиваної часткою смоли. Безпосередньо на зовнішній поверхні омиваної частинки утворюється нерухома водяна плівка, товщина якої залежить від швидкості потоку умягчается води і розмірів зерна смоли. Іон Са2 + або Mg2 +, який прагне потрапити всередину частинки смоли, у функціональну групу, повинен дифундувати з води через плівку, пройти через граничну поверхню частинки і всередині смоли в розчині набухання спрямуватися до асоціації з функціональною групою.
У чистих смол, дифузійні шляхи яких не забруднені і не заблоковані, дифузія іонів через плівку є найважливішим етапом процесу. Зі збільшенням ...
