Из содержания статьи вы узнаете:
1. Суть метода ионного обмена. Его принципы и технология.
1.2 Виды и характеристики ионообменных смол.
2. Правила восстановления ионообменной смолы.
3. Умягчение воды с помощью метода ионного обмена.
4. Достоинства и недостатки ионообменной очистки воды.
1. Суть метода ионного обмена. Его принципы и технология.
Ионный обмен (ионообменная сорбция) – метод, при котором происходит рокировка ионов между двумя взаимодействующими структурами. В данном случае речь идёт о воде и о фильтре, очищающем её.
Из школьного курса физики и химии мы знаем, что все вещества имеют ионы. Ион – это положительно или отрицательно заряженная частица, которая образуется в результате присоединения электронов к веществу. Таким образом, ионы способны менять структуру вещества, наделяя его новыми свойствами.
Именно на этом «умении» ионов и основывается ионообменный метод очистки воды: воздействуя на жидкость и содержащиеся в ней примеси, фильтр открепляет часть своих ионов и стимулирует ионы примесей на вступление в процесс сорбции, то есть впитывание в структуру фильтра. Таким образом, часть загрязнений оседает внутри очистной установки, а часть теряет свои изначальные физико-химические свойства за счет обмена ионами и становится совершенно безопасной для человека.
Технология ионного обмена считается одним из самых популярных методов водоподготовки. Её используют в промышленных масштабах: на предприятиях нефтяной, химической, машиностроительной отрасли, а так же в работе реакторов – как тепловых, так и атомных. Так же находится место и для бытового использования, в частности, для облагораживания воды из скважин в частных домах, квартирах, на дачах.
Востребованность легко объяснить относительно доступной стоимостью, высокой эффективностью, простотой эксплуатации и экологически чистым производством. Все эти факторы важны и для крупных заводов, и в личном пользовании, а самое главное – ионообменный принцип очистки воды интуитивно понятен большинству потребителей, поэтому данному виду фильтра оказывается высокий процент доверия.
Для каких нужд используется метод ионного обмена? Строго говоря, понятие «очистка воды» довольно расплывчатое, так как очищать можно от разных примесей в разных концентрациях, поэтому и существует такое большое количество фильтров. Ионный обмен способен справиться с большинством существующих загрязнителей, так как в его основе лежит работа на молекулярном уровне, и именно это обуславливает его высокую эффективность.
С помощью ионного обмена не только очищают воду от нежелательного присутствия, но и «вылавливают» эти элементы для повторного использования. Речь идет о примесях, таких как радиоактивные частицы, хром, мышьяк, фосфор, цветные металлы. Их выуживание стало возможным благодаря удобной системе сбора осадка, который позволяет собирать примеси из воды в их концентрированном состоянии.
Так же ионный обмен котируется в процессе очистки сточных вод на особо опасных предприятиях, имеющих дело с вредными химическими элементами. Технология настолько точно воздействует на примеси в воде, что её использование одобрено экологическим контролем!
И даже несмотря на то, что процессы сбора микроэлементов и очистки химических отбросов являются узконаправленными сферами деятельности, технологичность метода является доказательством безопасности и надежности потребления воды, защищенной даже от самых мизерных частиц.
1.2 Виды и характеристики ионообменных смол
Какой фильтр способен на такую тонкую работу? Существует два типа ионообменных фильтров:
- природные;
- синтетические.
Природные в свою очередь делятся на органические и неорганические. Неорганика представлена цеолитами, глинистыми структурами, шпатами, слюдой. Семейство органических фильтров включает в себя слабокислые виды почв и угля. Всех их объединяет высокая пористость и эффективность, но ввиду того, что их запасы в природе ограничены, а ресурсы невозобновляемы, человечеству пришлось сосредоточить внимание на создании синтетических материалов, обладающих теми же сорбционными свойствами.
Так появились катионообменные и анионообменные ионные смолы. Катион – это положительный заряд иона, а анион – отрицательный, соответственно, некоторые смолы могут обмениваться своим составом только частицами со знаком «+», а другие со знаком «-». Какую роль это играет в масштабах очистки? В одном случае, в воде после переработки нежелательных примесей остается небольшое содержание натрия и водорода (катионирование), а в другом – кислорода и водорода (анионирование). Основная же часть загрязнителей оседает на поверхности фильтра. Катионы более термоустойчивы, поэтому их можно использовать в воде, нагретой до 150 градусов, тогда как анионы не пройдут испытание при температуре выше 60 градусов.
Существуют и комплексные типа ионообменных смол, имеющих сразу оба заряда, а так же смолы, способные этот заряд менять – но именно в очистке воды чаще всего используются два первых типа.
Как выглядит этот фильтр? Его принято называть ионообменной смолой, хотя на вид она скорее напоминает гранулы оранжевого сахара или рыбьей икры. По своей структуре ионная смола может быть пористой или гелевой. Поры пропускают сквозь себя воду с содержащимися в ней элементами, а гель частично растворяется и набухает в воде, вбирая в себя нежелательные примеси.
Рис. Вид ионнобменной смолы
Ионообменная смола создана из высокотехнологичного соединения элементов, способных обеспечивать высокие очистные показатели для воды, соответственно, она имеет высокий уровень гигроскопичности и износостойкости, так как способна работать даже с самыми агрессивными элементами.
Этот полимер поистине уникален, его показатели эффективности способны работать не только на определенном отрезке времени, но даже по истечению срока годности – для этого необходимо произвести подпитку смолы. К слову, срок годности напрямую зависит от уровня загрязнения – чем он выше, тем скорее придется реанимировать систему. В среднем, один рабочий цикл составляет 1-3 года, а регенерация может проводиться раз в 1-3 месяца.
2. Правила восстановления ионообменной смолы.
Как понять, что пора провести обработку ионной смолы? Лучше, конечно, проводить эти меры, не дожидаясь сигналов в виде испорченного оборудования и техники, но если вы решили максимально испытать работу фильтра, имейте ввиду – не произведенная вовремя подпитка чревата просачиванием в воду не переработанных элементов. Чтобы продлить срок службы основного ионообменного фильтра, нередко устанавливаются дополнительные методы фильтрации, которые направлены на удержание технического мусора в виде песка или ржавой окалины, а так же более мелких частиц, способных быть выловленными фильтром на стандартной загрузке активированного угля. Этот способ действительно может помочь продлить срок работы системы и избавить потребителя от постоянной нужды проводить следующий ритуал.
Итак, чтобы поменять фильтр в ионной системе, как таковой подмены проводить не придется, можно работать всё с тем же материалом, который уже есть в фильтре. Для его регенерации нужно провести обратную промывку, то есть пустить поток воды в направлении, обратном обычному. Казалось бы, всё просто. Но на самом деле это достаточно трудоемкий процесс. Во-первых, потому что сама ёмкость с ионообменной смолой имеет большой вес, а так же хрупкую структуру, так что ронять и грубо обращаться с ней не стоит. Во-вторых, требуется определенная сноровка и привычная ловкость для того, чтобы качественно и эффективно провести промывку. В-третьих, для того, чтобы регенерация была максимальной, рекомендуется перед промывкой провести продувку фильтра, чтобы частицы были менее плотно прижаты друг к другу, а после промывки совершить сушку. Соответственно, всё это требует необходимых условий, а потому лучше доверить это мероприятие профессионалам фирмы «Вагнер» и не переживать за качество проведенных работ.
В финале данной процедуры в фильтр добавляется специальный регенерирующий раствор. В зависимости от анионо-катионного состояния, в роли раствора может играть обычная поваренная соль, минеральные кислоты, щёлочи.
Всё, фильтр снова готов к работе!
3. Умягчение воды с помощью метода ионного обмена.
Магний, калий, кальций, железо, марганец – нет, мы не перечисляем состав, написанный на этикетке витаминов. Мы говорим о составе воды. Казалось бы, замечательно – важнейшие микроэлементы текут из крана сами, зачем тогда вообще нужны витамины и зачем очищать воду?
Всё дело в том, что в воде они содержатся в неправильном, окисленном, виде, то есть пользы для здоровья никакой, а при достаточно интенсивном и продолжительном накоплении будет проявляться даже вред.
Отношения данных элементов с окружающей средой так же неоднозначные: все они являются причиной жесткости воды. О жесткой воде слишком много рассказывать не стоит: все мы знаем о существовании шероховатого белого налета на технике и посуде, о ржавых потеках в ванной и санузле, о том, что из-за этого ломаются стиральные машины, выходят из строя системы водонагрева и трубы, так как известковый налет имеет низкую теплопроводность. Вот и получается, что трубы как бы греют, но в доме всё равно холодно, а поднять градус нагрева нельзя – опять же благодаря накипи, так как она может спровоцировать разрыв системы.
Жесткая вода – это невкусно. Соли жесткости крадут запахи и вкусы у продуктов и напитков, поэтому пища не имеет тех ярко выраженных качеств, которые мы ожидаем от нее.
Жесткая вода – это расточительно. Расход чистящих и моющих средств выше, так как жесткость не позволяет им пениться и в полной мере воздействовать на предмет чистки.
Жесткая вода – это ускоренный процесс старения. В результате мытья под «жестким» душем, кожа и волосы лишаются естественной жировой смазки, которая выполняет защитную функцию и одерживает нужную организму влагу. Кожа сушится, быстрее дряхлеет и теряет тонус, а волосы становятся ломкими, тусклыми и склонными к выпадению.
Вода – это риск развития заболеваний. Не так давно Всемирная организация здравоохранения предоставила отчет о том, что соли жесткости влияют на состояние сердца и кровеносной системы, истончают их стенки, провоцируют накопление холестерина. Таким образом, можно установить связь между регулярным потреблением жесткой воды и рисками для здоровья, которые, к слову, занимают первое место в России по числу смертности. Так же соли жесткости способствуют образованию камней в почках.
Словом – плюсов у жесткой воды нет. Конечно, если употребить в качестве утоления жажды стакан такой воды, смертельного случая не произойдет, но тем и опасна жесткая вода, что мы привыкаем к её соседству ежедневно. Нас не коробит её вкус, мы примиряемся с вечным налетом, а следовательно – мы постоянно, постепенно, наращиваем уровень накопления элементов, которых не должно быть в нашем организме.
Не менее опасна жесткая вода и для техники. Работая на высоких температурах, большинство промышленных установок нуждаются в охлаждении и промывке водой. Нередко вода сама по себе является генератором производственных процессов, поэтому к её состоянию приковано очень большое внимание.
Представьте себе известковый налет на многомиллионном оборудовании. Сколько средств и сил будет стоить восстановление технических качеств этой машины? Сколько времени придется потратить на простой производства в связи с помехой в работе? Всё это дорого и трудозатратно, поэтому всегда дешевле потратиться на очистную систему, чем возвращаться к проблеме ремонта снова и снова.
Ионный фильтр способен справиться с комплексом задач, основанных на устранении солей жесткости и металлов – главных причин, по которым вода проводит диверсионную деятельность в виде образования накипи, налета и ржавчины.
В процессе ионного обмена фильтр заменяет соли магния и кальция на соли натрия, которые в свою очередь являются «мягкими», то есть не несут в себе агрессивного воздействия. Таким образом, меняется химический состав воды – она становится умягченной, но фактическая концентрация солей остается на прежнем уровне, так как количество переработанных жестких солей пропорционально меняется на такое же количество солей, не имеющих жесткости. Для оборудования и техники это, безусловно, полезно, а вот для человека польза сомнительна.
Рис. Фильтр умягчитель
4. Достоинства и недостатки ионообменной очистки воды.
Плюсы
Ионообменная смола – это современный и экологичный продукт, она очень эффективна даже в работе с крайне сложными и опасными элементами, а потому бытовые задачи для неё и вовсе являются элементарными.
Приобретая ионообменный фильтр, вы можете быть уверены в том, что ваш дом покинут такие явления как накипь, налет, ржавчина, а общее состояние организма увеличится в пользу тонуса и энергичности.
Вы сможете экономить на отсутствии таких трат как умягчающие средства для стирки, а так же реже покупать чистящие средства, потому как их расход заметно сократится. Приятная новость для дам – теперь за волосами не нужно будет ухаживать, используя несколько средств защиты и питания, так как агрессивное воздействие на них сойдет к минимуму.
Владельцы частных домов могут использовать один водный поток и для употребления его в пищу, и для бытовых, а так же технических нужд, так как показатели жидкости, прошедшей через ионообменную смолу, подходят для всех представленных задач. Это значительно упрощает систему водоподготовки, а так же позволяет экономить средства.
Кстати, о средствах. Ионообменная система водоочистки не может считаться ни дешевой, ни дорогой – ценовой диапазон является приемлемым и доступным для основных категорий населения, а потому задача приобретения фильтра не превратится в семейный кошмар. Расходные материалы, в частности ионообменная смола и регенерирующий раствор – так же не представляют обременения.
Ионообменный фильтр – тихий, сравнительно компактный и простой в обслуживании инструмент. Он имеет ёмкость с фильтром, куда поступает вода по специально установленной трубке, а так же бак с регенерирующей смесью, трубку отвода чистой воды и ручной клапан, позволяющий регулировать работу системы. Всё просто и доступно даже для тех, кто не привык взаимодействовать с какими бы то ни было приборами.
Минусы
В основе работы ионного фильтра – принцип замены одних частиц на другие, это мы уже разобрали. Но мы не уточнили, насколько полезны или хотя бы безопасны те частицы, которые остаются в «готовой» воде. Считается, что соли натрия, то есть «мягкие» соли, не вредят здоровью человека. Но есть данные, позволяющие усомниться в этом утверждении. В современном мире остро стоит проблема использования пищевых добавок и канцерогенов, которые активно внедряются в состав продуктов и напитков. Наверняка в вашем сегодняшнем рационе, даже если он был приготовлен дома из «чистых» продуктов, содержится немало консервантов, солей и усилителей вкуса, которые если и не были добавлены в виде порошков-бульонов, то уже входят в сырье. Таким образом, современный человек перенасыщен всевозможными химическими соединениями, и лишние несколько граммов солей натрия совершенно точно не могут считаться приемлемыми.
Помимо натрия, в употребление человеком идут и активаторы ионообменной смолы, которыми подпитывается фильтр. Ведь когда раствор попадает в нужную среду, он не исчезает сам собой. Куда он девается? Смывается с потоком переработанной воды в кран.
Определенные неудобства имеет и процесс промывки ионообменной соли. Согласитесь, не у всех есть возможность продувать, промывать и сушить фильтрующий агент у себя дома. К тому же надо понимать, что на время отсутствия фильтра, дом будет лишен возможности пользоваться чистой водой.
При этом в деле промышленного производства минусов у ионообменной смолы нет, это действительно эффективный и практичный способ подготовки воды к работе с механикой.
Фирма «Вагнер» хорошо знает, что для каждого отдельно взятого случая требуются свои индивидуальные условия. Если состав воды не представляет большой тревоги, ионообменная смола прослужит дольше, а значит и оборот солей натрия будет меньше – соответственно, говорить об угрожающем эффекте накопления солей в организме не придется.
Мы всегда готовы помочь вам выбрать правильный фильтр. Обращаясь к нашим специалистам, вы сможете получить полную и честную консультацию, которая развеет все ваши сомнения и ответит на все вопросы, касающиеся состава вод, сроках обслуживания и методах использования.
Полная техническая поддержка своих клиентов – главный принцип работы «Вагнера». С нами вам не придется переживать о том, что вы не в состоянии проконтролировать работу и замену фильтра, так как мы всегда предоставляем техобслуживание и консультации, которые помогут держать оборудование в идеальном состоянии.
Будьте уверены в качестве своей жизни, выбирая услуги фирмы «Вагнер»!
Ниже представленно видео по сборке умягчителя воды
