Йонообменници (катионобменници и анионобменници), тяхната природа, структура, свойства
Според характера на действието си йонообменниците се разделят на катионообменници и анионобменници. Веществата, които обменят катиони, се наричат катионобменници, а тези, които обменят аниони, се наричат анионобменници.
Катионообменниците се дисоциират на небесни, подвижни и способни на йонообменни катиони (например Н +) и анион с високо молекулно тегло (R m -1), а анионобменниците дават малки, лесно движещи се аниони (например ОН - ) и катион с високо молекулно тегло (R n + ), Катионообменниците със смесени функционални групи се намират в следната комбинация: 1) сулфонова киселина и оксифенол; 2) сулфонови и карбоксилни; 3) фосфорна киселина и оксифенолни остатъци; 4) арсенова киселина и оксифенол; 5) карбоксилни и оксифенолни , Силните киселинни катионобменници влизат в йонообменна реакция със соли, разтворени във вода в неутрална и кисела среда (сулфо- и фосфатни катионобменници).
58. Термичен метод за омекотяване на водата.
Когато водата се нагрява до кипене, калциевите и магнезиевите бикарбонати се превръщат в карбонати по следните схеми:
Тези обратими процеси могат да бъдат изместени почти изцяло надясно чрез кипене на вода, тъй като при високи температури разтворимостта на въглеродния диоксид намалява. Карбонатната твърдост обаче не може да бъде напълно елиминирана, тъй като калциевият карбонат, макар и малко (около 9,95 mg / l при 15 ° C), е разтворим във вода. Разтворимостта на MgCO3 е доста висока (110 mg / l), следователно при продължително кипене той се хидролизира с образуването на слабо разтворим (8 mg / l) магнезиев хидроксид:
Кипенето частично елиминира сулфатната твърдост, тъй като разтворимостта на калциевия сулфат намалява с повишаване на температурата. Този метод може да се използва за омекотяване на вода с преобладаваща карбонатна твърдост.и ще захранва котли с ниско и средно налягане.
59.ИМПИНГ (КИСЕЛИНА) Процесът на превръщане на карбонатната твърдост в некарбонатна твърдост чрез добавяне на минерална киселина към водата се нарича импинг.Много индустрии изискват отсъствието на карбонатна твърдост във водата и позволяват наличието на некарбонатна твърдост. Например от твърда вода, използвана за охлаждане, с голяма температурна разлика може да се отложи калциев карбонат по стените на оборудването. Ударът се извършва чрез добавяне на солна или сярна киселина към водата в количества, еквивалентни на карбонатната твърдост. В същото време протичат реакции
Методът на подкисляване е удобен, тъй като не изисква обемисти реагентни съоръжения, химическата реакция протича бързо и няма утайки. Недостатъците на този процес включват високата цена и необходимостта от внимателен контрол на добавянето на киселина. Контролът се извършва удобно автоматично чрез измерване на електрическата проводимост на водата, чието увеличение показва наличието на свободна киселина.
60. Дестилация и замразяване. По време на дестилацията водата се загрява до кипене, парите преминават през хладилника, кондензират и дестилатът се събира в приемник. По този начин можете да се отървете от разтворените нелетливи вещества.
Когато замразяват разтворените соли, те използват факта, че когато концентрираните разтвори замръзват, първите порции лед се състоят от чист разтворител с малки включвания на разтворими соли, които се топят първи при повишаване на температурата.
Този метод за обезсоляване на вода се основава на използването на електродиализа и електроосмоза.Принципът на обезсоляване на водата чрез електрохимичен метод се основава на електролизата на солите, присъстващи в нея, чрез преминаване на електрически ток. В същото време процесът на окисляване протича на анода.аниони, а при катода - редукция на катиони. Катодното и анодното пространство са изолирани от основния поток чрез диафрагми, като анодната диафрагма е керамична или микропореста гума, катодната диафрагма е азбестова тъкан. Магнетитовият електрод е потопен в анодната камера
62.Йонообменен метод. Този метод на обезсоляване се свежда до филтриране на вода през Н- и ОН- йонообменни филтри. В този случай се извършват следните процеси:
HR + NaCl ↔NaR + HC1; RON + HC1↔H20 + RС1или
Въглеродният диоксид се отстранява чрез обезгазяване, продухване на въздух през водата или чрез пръскане в охладителни кули. ROH анионобменните филтри се регенерират с 4-5% разтвор на NaOH или NaHCO3. Този метод може да доведе обезсоляването до 10-15 mg/l остатъчни соли.
Метадализиране на вода с гел и манган
Съдържанието на желязо и манган в питейната вода не трябва да надвишава съответно 0,3 и 0,1 mg/l. Подземните води в повечето региони на страната се характеризират с превишаване на тези норми понякога и дори десетки пъти.
Съществуват различни методи за пречистване на водата от тези съединения, които условно могат да бъдат разделени на реагентни и нереагентни. Основата на нереагентните методи е предварителната аерация на водата, която може да се извърши по различни начини, и последващо филтриране през гранулиран товар, например през кварцов пясък. Реагентните методи включват методи, свързани с използването на хлор, калиев перманганат, озон, вар, коагуланти и др., които се добавят директно към водата.
Отстраняване на силициева киселина
Доста често за отстраняване на силициеви съединения от вода се използва такъв достъпен и евтин продукт като гасена вар. Този реагенткойто е силна основа - Ca (OH) 2, взаимодейства със силициева киселина, което води до образуването на неразтворим калциев силикат. Практиката показва, че въвеждането на гасена вар във вода може да намали съдържанието на силициеви примеси до 0,3-0,5 mg / l. Друг често срещан начин за намаляване на съдържанието на силициеви примеси е обработката на вода с магнезит .. Подобни химични процеси възникват, когато водата се третира с изгорен доломит - CaMg (CO3) 2. След калциниране този минерал се превръща в смес от калциеви и магнезиеви оксиди, които при взаимодействие с вода се превръщат в съответните хидроксиди, които реагират с киселинния остатък от силициева киселина. В някои случаи отстраняването на силициевите съединения се извършва на етапа на избистряне и избелване.Отстраняването на силициевите съединения от вода може да се извърши и чрез мембранен метод, който обаче има значителен недостатък. Както показват проучванията за обезсоляване на вода с висока соленост, на повърхността на мембраната се извършва полимеризация на силициеви съединения, преминаването им в колоидно състояние.
65.Дефлуориране и флуориране на вода.Дефлуорирането е метод за отстраняване на флуор от вода.Естествените води се произвеждат чрез методи на филтриране,утаяване,хиперфилтрация,йонообмен. Филтърният метод се основава на обменна адсорбция на йони чрез преминаване на дефлуорирана вода, съдържаща не повече от 8 mg/l суспензия и общо количество соли до 1000 mg/l през сорбента - активиран двуалуминиев оксид. Дефлуоресценцията на водата възниква в резултат на обменна адсорбция на флуорни аниони и сулфатни йони. Този метод се използва при третиране на повърхностни води, когато освен дефлуоризация се изисква и избистряне и обезцветяване, както и за третиране на подземни води, ако е необходимо едновременното им омекотяване и дефлуориране с реагент. Премахване на флуорид от водатас помощта на трикалциев фосфат.
В химичния анализ въглеродният диоксид се разграничава: 1) общ; 2) хидрокарбонат; 3) карбонатни; 4) безплатно; 5) равновесие и 6) агресивно.