Суды катионитті жҰмсарту

Катиониттердің бастапқы формасы бойынша суды катиондаудың жеке процесстеріне, сатыларына және сұлбаларына бөлек атаулар беріледі. Мысалы, егер катиониттің бастапқы иондық формасы натрийлік болса, онда Na- катиониттеу деп аталады, ал егер формасы сутектік болса, онда Н-катиониттеу деп аталады.

Суды катиониттеу процессі әрқашанда динамикалық жағдайда өтеді. Технологиялық сұлбалардың бойынша суды катиониттеу процессі жоғарыдан төмен өтеді.

Ионды материалдардың алмасу сыйымдылығы, материалдарын бірлік салмағында жұмсалған иондардың салмағымен анықталады. Бұл сыйымдылық салмақтық алмасу сыйымдылығы деп аталады. Ал егер де оның көлемі материалдың бірлік көлемінде жұтылған иондардың санымен анықталатын болса, онда ол көлемдік алмасу сыйымдылығы деп аталады. Көлемдік алмасу сыйымдылығы энергетикада кеңінен таралған. Оның өлшемі 1м³ материалда жұтылатын грамм-эквивалкнттегі иондар санымен (г-экв/м³), немесе 1 литр материалда жұтылатын милиграмм-эквиваленттегі иондар санымен анықталады, (мг-экв/л).

Суды ионалмасу әдісімен өндеу суды ионит қабатынан сүзу арқылы өтеді. Бұл қабат жөғары молекулалы синтетикалық зат болып келеді. Осы заттар өнделетін судағы қоспаларды ластайтын иондарды өзіне жұтып алады да, сол мөлшерде басқа иондарды қоспаға беріп отырады.

Жұмыс жасау принціпі бойынша ионитті сүзгілер төрт типті болып келеді:

а) катионитті;

б) анионитті;

в) аралас;

г) үздіксіз әсер ететін.

Суды Na-катиониттеу судың құрамындағы катиондарды натрий иондарына айырбастаумен қамтамасыз ету үшін қажет. Табиғи суларды өңдеу кезінде Na-катиониттеу негізінен суды жұмсарту үшін, яғни оның ішіндегі Ca²⁺ және Mg²⁺ иондарынан тазарту үшін қажет. Бұл жағдайда катиондардың алмасу реакциясы келесі түрде жазылуы мүмкін.

2 NaR + Ca²⁺ CaR₂ + 2Na⁺,

2 NaR + Mg²⁺ MgR₂ + 2Na⁺

мұндағы, R-катиониттердің орнықты иондары, олар бір валентті болып есептеледі.

Катиониттердің регенерациялану қабілеті, яғни олардың бастапқы иондық формаға көшуі, ион алмасу реакциясының қайтымдылығына негізделеді.

Натрий хлориді қоспасының молекулалық формада катионитті регенерациалану реакциясы келесі түрде жазылады

2CaR₂ + 2NaCl → 2NaR + CaCl₂,

2MgR₂ + 2NaCl → 2NaR + MgCl₂.

Ионитті сүзгілерді қолдану келесі операцияларда тізбекті түрде жүруі арқылы өтеді: қопсыту, жаңғырту, жуу, жұмсарту. Ионитті сүзгілерді қолдану үшін осы операцияларды тізбекті түрде дұрыс өткізу керек.

Қопарулы жуу операциясы кезінде көптеп жатып қалған иониттер массасының тығыздығын айтады. Соның нәтижесінде регенерациялық ерітінді иониттер дәндеріне еркін жете алады. Сонымен қатар бұл процессте бастапқы сумен келетін және сүзгіні қолдану кезінде пайда болатын ұсақ бөлшектерден сүзгі тазартылып отырады. Ионитті қопсыту сүзгінің алдыңғы жаңғыртудан жиналған жуатын сулардын қолдану арқылы жүзеге асырылады. Егер бак сүзгіден жоғары орналасқан болса, онда су сүзгіге өзі ағып келеді, ал егер бак сүзгіден төмен болса, онда су сорғымен жіберіледі. Органикалық иониттер үшін қопсыту қарқындылығы 2,8 – 3 л/(сек·м²). Қопсыту операциясының ағында ионитті сүзгіге жаңғыртулық ерітінді жіберіледі. Бұл ерітінді ионит қабатынан жоғарыдан төмен қарай өтеді. Жаңғыртылған өнім дренажға жіберіледі.

Жаңғырту кезінде Na-катионитті сүзгі арқылы 3-4 м/сағ жылдамдықта 5-10% қайнатылған тұз ерітіндісі жіберіледі. Бұл жағдайда тұздын шығыны теориялық қажетті мөлшерден 3,5 есе көп болады.

Н-катиониттің алмасу қабілеттілігінің қалпына келуі ерітінді концентрациясы 1-1,5 % болатын күкірт қышқылының жаңғыртуы арқылы өтеді. H₂SO₄ концентрациясы 2 % -дан аса бастаған кезде катионит дәндерінің гипстелуі қаупі туа бастайды. Жаңғыртулық қышқыл ерітіндісі сүзгі арқылы 9-10 м/сағ жылдамдығымен өтеді. Егер 1-1,5 % қышқыл ерітіндісінің жылдамдығы төмен болса, онда мұндай жағдайда да гипстелу қаупі туады.

Катионитті жаңғыртудан кейін оны шаю процесі басталады. Бұл процесте катиониттер өнімдері мен жаңғыртулық ерітіндіден тазартылады. Негізінен бұл процесс коагуляцияланған немесе артезиан суларымен жасалады.

Шаю процесі аяқталғаннан кейін суды жұмсарту процесі басталады. Катиониттің жұмыс жасау сыйымдылығын толығымен қамту үшін жұмсартылатын судын сүзу жылдамдығын 15-20 м/сағ аралығында ұстап тұру қажет.