ИОННЫЙ ОБМЕН для учебного пособия. Ионный обмен

• Название: Ионный обмен
• Дата: 04.03.2019
• Размер: 256.18 Kb.
• Имя файла: ИОННЫЙ ОБМЕН для учебного пособия.docx
• Тип: Документы; #69560
• страница: 4 из 7

Анионирование воды

В схемах химического обессоливания применяют анионирование кислой Н-катионированной воды. В качестве обменных ионов используются анионы, которые с катионом водорода образуют воду или свободную углекислоту. Углекислоту затем удаляют их воды путем декарбонизации или термической деаэрации. К таким обменным ионам относятся  ,  ,  .

Реакции, протекающие при обмене содержащихся в кислой воде анионов на обменный ион ОН^- можно записать следующими уравнениями:

ROH + Cl^-Û RCl + OH^-

2ROH +Û R₂SO₄+ 2 OH^-.

Если обменным ионом является анион НСО  , то

RHCO₃+ Cl^-Û RCl +,

где R – сложный радикал анионита, не подвергающийся растворению в воде и играющий роль катиона.

Если обрабатывается Н-катионированная вода, то перешедшие в воду анионы вступают в реакцию с ионами Н⁺





К реакциям поглощения из воды анионов сильных кислот способны все аниониты как сильноосновные, так и слабоосновные. Удаление из воды анионов слабых кислот происходит только сильноосновными анионитами, причем обменным ионом должен быть только ион.

Особое значение имеет удаление из воды анионов кремниевой кислоты. Обескремнивание является радикальной мерой борьбы с заносом проточной части турбин установок высокого и сверхвысокого давления. На предочистке в осветлителях удаляют коллоиды кремниевой кислоты, но недостаточно. Глубокое обескремнивание возможно на сильноосновных анионитах, которые способны извлекать из воды все анионы сильных и слабых кислот. Но они имеют более высокую стоимость, поэтому на ТЭС извлечение анионов сильных кислот производится с помощью слабоосновных анионитов, а сильноосновные используются во второй ступени для поглощения анионов слабых кислот, в том числе кремниевой.

Существенное отличие анионного обмена от катионного состоит в отсутствии противоионного эффекта. При анионировании в обрабатываемой воде появляются конкурирующие анионы ОН^-, которые тут же связываются катионами водорода, образуя малодиссоциированные молекулы воды

Важной характеристикой сильноосновных анионитов является их кремнеёмкость. Под рабочей кремнеёмкостью анионита понимают количество , г-экв, которое поглощает один кубический метр анионита. Она зависит от рНводы, природы обменного иона, начальной концентрации  в обрабатываемой воде, удельного расхода щелочи на регенерацию и т.д. Для глубокого обескремнивания важно наиболее полное удаление из воды всех других катионов, кроме водорода Н⁺. Если в воде находится сама кремниевая кислота, то протекает реакция:



Если в воде находится соль кремниевой кислоты, то

 .

При этом в фильтрате образуется эквивалентное количество противоиона  , тормозящего поглощение кремниевой кислоты. Наличие в воде свободной углекислоты, более сильной, чем кремниевая, также уменьшает кремнеёмкость анионита. Поэтому перед обескремниванием свободную углекислоту удаляют в декарбонизаторе, который устанавливается перед фильтром с сильноосновным анионитом.

Для регенерации истощенных анионитов могут применяться щелочи    в зависимости от обменного аниона и технологической схемы обработки воды. В схемах глубокого и полного обессоливания используется только едкий натр  . Раствор щелочи концентрацией 4% пропускается через слой анионита, в котором протекают реакции:



Аниониты, подобно катионитам, характеризуются неодинаковой способностью к поглощению различных анионов. Согласно ряду селективности для низкоосновных анионитов впереди идущей является зона ионов хлора и они первыми проскакивают в фильтрат. По концентрации хлоридов фильтр выводится на регенерацию. При использовании высокоосновных анионитов впереди идущей является зона наименее сорбируемой кремниевой кислоты. Над ней располагается смешанная зона поглощения кремниевой кислоты и бикарбонат-иона, а ещё выше – смешанная зона этих анионов и анионов сильных кислот. По величине допускаемого проскока кремния фильтр выводится на регенерацию.

При отмывке анионита требуется большой расход отмывочной воды до 10 – 11 м³/м³, поэтому применяют мероприятия, позволяющие снизить расход воды на собственные нужды фильтров. Например, повторное использование отмывочной воды для приготовления регенерационного раствора щелочи, проведение противоточной и ступенчато-противоточной регенерации и т. п.

Некоторые марки анионитов обнаруживают склонность к окислению растворенным в воде кислородом, вследствие чего происходит «старение» анионитов. В них снижается емкость поглощения, усиливаются амфотерные свойства. Аниониты поглощают также органические вещества, присутствующие в воде, что также снижает обменную ёмкость и усиливает амфотерные свойства (т.е. способность поглощать катионы водорода). Поэтому обрабатываемая вода должна тщательно освобождаться от органических загрязнений при коагуляции.