Ионообменная смола для умягчения воды

Вода – чрезвычайно важный и востребованный ресурс. К ее чистоте и безопасности предъявляются особые требования, ведь это тот продукт, без которого человек не сможет жить. С давних пор люди стремятся найти способ очистить питьевую воду, и в наше время известно очень много таких методик. Однако из-за стремительно ухудшающейся экологической ситуации в мире актуальность этой темы только возрастает. Ведь все мы пользуемся, например, чайником или стиральной машиной; видя на этих и других электроприборах налет накипи, мы невольно задумываемся о качестве воды, которую употребляем для питья.

Для того, чтобы удалить соли, отложившиеся на бытовых приборах, используют специальные умягчители. Одним из таких умягчителей выступает ионообменная смола.

Она была открыта в ХХ веке, ее популярность пришлась на 80-90-е годы. Вообще двадцатый век был ознаменован большим количеством открытий в сфере очистки воды. И вскоре на смену смолам пришли мембраны и обратный осмос. В данное время ионообменные смолы частично вернули себе былую популярность, но уже не являются главенствующими в этой области.
В данной статье будет описано, как выглядит такая смола, каких видов она бывает и для чего употребляется.

Внешний вид ионообменной смолы

По виду она напоминает крошечные шарики, диаметр которых не более полутора миллиметров, и они соединены в цепочку. По цвету ионообменные смолы бывают разнообразными (например, встречается белого, желтого или коричневого оттенка), однако чаще всего это доминирование какого-то одного колера.

«Основание» матрицы ионобменной смолы составляет сополимер стирола, а в роли скрепляющего вещества выступает дивинилбензол. Сшивка 8 (или 10) % является наиболее известной; прочность смолы напрямую зависит от этого показателя (чем выше процент сшивки, тем более прочной будет смола). Если взять руками этот материал, то можно ощутить его влажность и неспособность рассыпаться.
Стоит акцентировать внимание на том, что ионообменные смолы не являются реагентами или химическими реактивами; это на самом деле физическая среда для осуществления ионного обмена.

Ионообменная смола

Назначение

В подавляющем большинстве фильтров, которые «смягчают» питьевую воду, используются реагенты. Они в совокупности с фильтрующей массой позволяют воде придать желаемые качества и требуемый состав. Однако если речь идет о том, чтобы минимизировать содержание в воде соли кальция и магния, тогда более подходящим вариантом будет безреагентный умягчитель для воды.
Ионообменная смола используется для достижения разных целей: это может быть очистка, деминерализация воды, удаление кремния и выборочная фильтрация.
Спектр областей применения смол очень широк – начиная от фармакологии, пищевой промышленности и заканчивая АЭС (используют для очистки конденсата).

Строение

Ионит (нерастворимый полиэлектролит) образует заряженное основание с ионами полярного знака. Если происходит столкновение ионов основы с частицами противоположного знака, то осуществляется смена ионитов.
Вследствие направления заряда ионы делятся на амфолиты.
Основа каркаса бывает:

Химическая;
Нехимическая;
Минерально-органическая (здесь сочетаются органика и синтетические иониты).

Классификация

По структуре делятся на:
1. Гелевую матрицу. Например, у гелевого каркаса иониты активизируются, если набухают, и при этом увеличиваются в объеме до трех раз. Но следует знать, что эти иониты теряют свою способность смягчать воду, когда уничтожаются сшивки.
Наподобие того, как раскрывается цветочный бутон, происходит раскрытие гранул гелевой основы, что вызывает увеличение ионитов. Если обратить внимание на структуру такой основы, то можно заметить ее неоднородность. У гелевых смол есть существенный недостаток: они не могут впитывать крупные органические вещества и ионы. Это может вызвать закупорку пор смолы (иначе это явление называют «отравлением смолы»).
2. Макропористую матрицу (на поверхности такой смолы присутствует большое количество пор; это позволяет повысить качество умягчения воды).
Макропористые иониты на данный момент применяются чаще всего. Это может быть обусловлено следующими их преимуществами:

Слабо изменяется объем;
Способны хорошо абсорбировать;
Обменные реакции продолжительны;
Ускоренная фильтрация;
Прочность;
Жесткость.

Также существует дифференциация ионообменных смол, исходя из размера частиц для поглощения:

Полидисперсные (их размер от 0,3 до 1,2 мм);
Монодисперсные (около 0,5 мм).

Успешность использования

Существуют следующие виды ионитов, из которых может состоять такая смола:

Аниониты;
Катиониты;
Аониты (наиболее распространенный вид).

Каждый из этих видов может замещать только иониты с таким же названием. Если аниониты имеют сильную основу, то обмен может происходить беспрепятственно, показатель кислотно-щелочного баланса не играет здесь никакой роли. Однако если основа у анионитов слабая, то обмен будет происходить только при отметке до 6 pH.
У катионитов сильная кислотность также дает больше возможностей для совершения обмена (уровень рН не имеет значения), а слабая – до 7 рН.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что цель умягчения воды достигается вполне успешно, но с очисткой ионообменная смола справляется гораздо хуже. Для полного устранения жесткости можно несколько раз пропускать воду через очистительный фильтр, и эта мера действительно помогает. Однако следует помнить, что при каждой очистке в воде накапливается такое вещество, как натрий, что при большой концентрации может быть опасным для человеческого организма.
Порой для восстановления ионообменной смолы применяют таблетированную соль.

Вывод

В данной статье была обозначена актуальность использования ионообменных смол, дана основная классификация и оценена результативность использования этого вещества. Кроме того, присутствуют сведения о назначении смол и краткие рекомендации по выбору продукции в магазине. Эта информация позволила читателю познакомиться с ионообменными смолами – продуктом химической промышленности, который есть практически в каждом доме.