იონის გადამცვლელები არის მყარი, უხსნადი პოლიელექტროლიტები, ბუნებრივი ან ხელოვნური (სინთეზური) მასალები, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება წყლის გამწმენდი პროცესებისთვის: კალციუმის და მაგნიუმის კათიონებიდან (დარბილება), ორგანული მჟავების ანიონებიდან, დემინერალიზაციისა და სხვა სპეციალური აპლიკაციებიდან.

ქიმიური ბუნებით იონ გადამცვლელები არის არაორგანული (მინერალური) და ორგანული.

ყველაზე ტიპიური ბუნებრივი არაორგანული იონგამცვლელებია ცეოლითები. თიხა, მიკა, გრაფიტის ოქსიდები, ტიტანის, ვანადიუმის და მრავალი სხვა ნაერთების პოლიმჟავების მარილები ასევე შეიძლება მიეკუთვნებოდეს იონგამცვლელებს.

იონგაცვლის ფისები

სინთეზურ, ხელოვნურად მიღებულ იონგამცვლელებს ე.წ იონგაცვლის ფისები.

იონგაცვლის ფისები არის მაღალი მოლეკულური წონის ჯვარედინი ნაერთები, რომლებიც ქმნიან პოლიმერულ მატრიქსს, რომელიც შეიცავს ფუნქციური ჯგუფებიმჟავე ან ძირითადი ტიპი, რომელიც იშლება ან შეუძლია იონიზაცია წყალში.

• მჟავას ტიპის ფუნქციური ჯგუფებია: -COOH; -SO 3 H; -RO 4 H 2 და ა.შ.
• ძირითადი ტიპის ფუნქციური ჯგუფებია: ≡N; =NH; -NH2; -NR 3+ და ა.შ.

გარეგნულად, იონგამცვლელი ფისები არის სფერული მასალა, რომლის დიამეტრი 0.3-დან 2.0 მმ-მდეა (ძირითადი ზომა 0.5..0.8 მმ ფარგლებში), თითქმის უფეროდან ყვითელ-ყავისფერამდე, როგორც წესი, ოდნავ შეკრული (რადგან სველი).

სტრუქტურის მიხედვით, იონგამცვლელ ფისებს შეიძლება ჰქონდეთ გელის, მაკროფოროვანი და შუალედური სტრუქტურა, რაც განისაზღვრება პოლიმერის მოლეკულების ჯვარედინი კავშირის ხარისხით. ლარიიონგაცვლის ფისს აქვს იონური გაცვლის უნარი მხოლოდ სველის (შეშუპების) დროს, რადგან მას არ გააჩნია ნამდვილი ფორიანობა. მაკროფოროვანიიონგაცვლის ფისს ახასიათებს განვითარებული ზედაპირის მქონე ფორების არსებობა, ამიტომ მას შეუძლია იონგაცვალოს როგორც ადიდებულ, ისე არა ადიდებულ მდგომარეობაში.

იონგამცვლელი ფისის, ანიონური გადამცვლელის და კათიონური გადამცვლელის მარცვლეულის დიაგრამა, შესაბამისად, ზოგადად ასე გამოიყურება:

1. პოლიმერული მატრიცა
2. პოლიმერული მატრიცის იონური ფუნქციური ჯგუფები
3. კონტრიონები

ზემოთ ნახსენებ ფუნქციურ ჯგუფებს შეუძლიათ იონგაცვლის რეაქციებში შევიდნენ გახსნილი ნივთიერებების იონებთან (მინარევები - წყალთან მიმართებაში). თუ იონური გაცვლის ფისის მატრიცა მითითებულია როგორც R, მაშინ ასეთი გაცვლის რეაქცია ასე გამოიყურება:

ა) R - - H + + Na + + Cl - → R - - Na + + H + + Cl -

ბ) R + - OH - + Na + + Cl - → R + - Cl - + Na + + OH -

ასეთი რეაქციის მიხედვით ადვილად ცვლის სიხისტის მარილების, რკინისა და მანგანუმის იონების კათიონებს.

ზემოაღნიშნული რეაქციებიდან ჩანს, რომ იონგამცვლელ ფისებს შეუძლიათ გაცვალონ კატიონები (a) - ამ შემთხვევაში მათ კატიონ გადამცვლელებს უწოდებენ, ან გაცვლის ანიონებს (ბ) - ამ შემთხვევაში მათ ანიონ გადამცვლელებს უწოდებენ. იონგაცვლის ფისებზე მითითებული იონგაცვლის რეაქციების გარდა, შესაძლებელია კომპლექსების წარმოქმნა და რედოქსის რეაქციები, ასევე ფიზიკური სორბცია.

იონგამცვლელი ფისების სორბციული თვისებები განისაზღვრება არა მხოლოდ ფუნქციური ჯგუფების ბუნებით, არამედ დამუშავებული წყლის მჟავიანობით (pH მნიშვნელობით).

იონგამცვლელი ფისების კლასიფიკაცია

იონგაცვლის ფისის პოლიმერულ ჯაჭვში შეყვანილი ფუნქციური ჯგუფებიდან გამომდინარე, არსებობს:

• -SO 3 H - ძლიერ მჟავე კატიონ გადამცვლელი,
• -COOH - სუსტად მჟავე კატიონ გადამცვლელი.

ძლიერ მჟავა კათიონ გადამცვლელი ცვლის ნებისმიერი ხარისხის დისოციაციის კათიონებს ხსნარებში pH-ის ყველა შესაძლო მნიშვნელობებზე. სუსტად მჟავე კათიონ გადამცვლელი ცვლის კათიონებს მჟავა ხსნარებიდან pH >5-ზე.

• -NH 2, \u003d NH, ≡N - სუსტად ძირითადი ანიონური გადამცვლელი,
• -NR 3 + Hal - - ძლიერ ბაზისური ანიონის გაცვლის ფისი.

ძლიერი ფუძის ანიონი ცვლის ნებისმიერი ხარისხის დისოციაციის ანიონებს ხსნარებში ყველა შესაძლო pH მნიშვნელობებზე. სუსტად ძირითადი ანიონის გადამცვლელი ცვლის ანიონებს ტუტე ხსნარებიდან pH მნიშვნელობებზე<8..9.

იონგამცვლელების და იონგამცვლელი ფისების მახასიათებლები

იონის გადამცვლელების ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებლებია:

• საერთო (საერთო) გაცვლის მოცულობა- ეს არის ნივთიერების იონების მილიგრამ-ეკვივალენტების მაქსიმალური რაოდენობა (მგ-ეკვივი), რომელიც შეიწოვება ელექტროლიტური ხსნარით წონასწორობაში მყოფი იონური გადამცვლელის მასის ან მოცულობის ერთეულით,
• დინამიური (სამუშაო) გაცვლის სიმძლავრე- ეს არის იონების meq მაქსიმალური რაოდენობა, რომელიც შეიწოვება მასის ან მოცულობის ერთეულით ხსნარის ფილტრაციის პირობებში იონ გადამცვლელის ფენით, სანამ იონები „გაჟონავს“ ფილტრატში.

იონგამცვლელი ფისების უმრავლესობის საერთო გაცვლის სიმძლავრის მნიშვნელობები არის 2..5 მეკვ/გ (1..2.5 გ-ეკვ/დმ3) დიაპაზონში. გაცვლის სიმძლავრის განსაზღვრის პროცედურა სტანდარტიზებულია.

დინამიური (სამუშაო) გაცვლის სიმძლავრე ყოველთვის ნაკლებია სტატიკურზე, იმის გამო, რომ ეს დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე:

• იონგაცვლის ფისის ბუნება,
• მისი გრანულომეტრიული შემადგენლობა,
• წყაროს წყლის ხარისხი და დამოკიდებულება განისაზღვრება არა მხოლოდ ხაფანგში მყოფი იონების მთლიანი რაოდენობით, არამედ მათი ერთმანეთთან შეფარდებით, წყაროს წყალში რკინის, მანგანუმის, ორგანული მინარევების არსებობით,
• წყაროს წყლის pH მნიშვნელობა, მისი ტემპერატურა და რეგენერაციის ხსნარის ტემპერატურა,
• გაწმენდილი წყლის გავლის ერთგვაროვნება იონგამცვლელი ფენით,
• რეგენერანტის ბუნება, მისი სისუფთავე, კონცენტრაცია, სპეციფიკური მოხმარება,
• იონგამცვლელი ფისით გაფილტვრის შემდეგ მიღებული წყლის ხარისხის საჭირო ინდიკატორები,
• იონგამცვლელის ფენის სიმაღლე, მუშაობის სიჩქარე, რეგენერაცია და შესუსტება ფილტრაცია,
• სარეცხი წყლის სპეციფიკური მოხმარება,
• ფილტრაციის არე (ფილტრის ჰორიზონტალური მონაკვეთის ფართობი),
• კომპლექსური აგენტების და სხვა ფაქტორების დამატება რეგენერაციულ ხსნარში.

ზოგიერთი ფილტრის მასალა ( იონ გადამცვლელები) შეუძლიათ აითვისონ წყლიდან დადებითი იონები (კათიონები) კატიონგამცვლელი იონების ექვივალენტური რაოდენობის სანაცვლოდ.

კატიონიზაციის გზით წყლის დარბილება ეფუძნება იონური გაცვლის ფენომენს (იონური გაცვლის ტექნოლოგიები), რომლის არსი არის იონგაცვლის ფილტრის მასალების (იონური გადამცვლელები - კატიონ გადამცვლელები) უნარი, შთანთქას წყლიდან დადებითი იონები ექვივალენტური რაოდენობის სანაცვლოდ. კატიონ გადამცვლელი იონები.

კათიონური გადამცვლელის ძირითადი ოპერაციული პარამეტრი არის იონური გადამცვლელის გაცვლის სიმძლავრე, რომელიც განისაზღვრება იმ კათიონების რაოდენობის მიხედვით, რომლებიც კატიონმცვლელს შეუძლია გაცვალოს ფილტრის ციკლის დროს. გაცვლის სიმძლავრე იზომება შეკავებული კათიონების გრამ ეკვივალენტებში კატიონმცვლელის 1 მ 3 ადიდებულ (მუშა) მდგომარეობაში წყალში ყოფნის შემდეგ, ე.ი. სახელმწიფოში, რომელშიც კატიონ გადამცვლელიარის ფილტრატში.

არსებობს კათიონ გადამცვლელის სრული და მუშა (დინამიური) გაცვლის სიმძლავრე. კატიონური გადამცვლელის მთლიანი გაცვლის სიმძლავრე არის კალციუმის Ca +2 და მაგნიუმის Mg +2 კათიონების რაოდენობა, რომელსაც შეუძლია შეინახოს კატიონმცვლელის 1 მ 3 სამუშაო მდგომარეობაში, სანამ ფილტრატის სიხისტე არ შედარდება წყაროს წყლის სიმტკიცესთან. . კათიონური გადამცვლელის სამუშაო გაცვლის სიმძლავრე არის Ca +2 და Mg +2 კათიონების რაოდენობა, რომელიც ინარჩუნებს კატიონური გადამცვლელის 1 მ 3 ფილტრატში სიხისტის მარილის კათიონების „გარღვევამდე“.

გაცვლის სიმძლავრეს, რომელიც დაკავშირებულია ფილტრში ჩატვირთული კათიონური გადამცვლელის მთელ მოცულობასთან, ეწოდება წყლის დარბილების ფილტრის შთანთქმის სიმძლავრე.

დამარბილებელში დამუშავებული წყალი გადის კატიონ გადამცვლელ ფენაში ზემოდან ქვემოდან. ამავდროულად, ფილტრაციის ფენის გარკვეულ სიღრმეზე, წყლის მაქსიმალური დარბილება ხდება (სიხისტის მარილებისგან). კატიონ გადამცვლელის ფენა, რომელიც მონაწილეობს წყლის დარბილება, ეწოდება დარბილების ზონას (კათიონური გადამცვლელის სამუშაო ფენა). წყლის შემდგომი დარბილებისას კათიონური გადამცვლელის ზედა ფენები იშლება და კარგავს იონგაცვლის შესაძლებლობებს. კატიონ გადამცვლელის ქვედა ფენები შედიან იონურ გაცვლაში და დარბილების ზონა თანდათან ეშვება. გარკვეული პერიოდის შემდეგ შეიმჩნევა სამი ზონა: სამუშაო, ამოწურული და ახალი კატიონმცვლელი. ფილტრატის სიმტკიცე მუდმივი იქნება მანამ, სანამ დარბილების ზონის ქვედა საზღვარი არ დაემთხვევა კატიონური გადამცვლელის ქვედა ფენას. კომბინაციის მომენტში იწყება Ca +2 და Mg +2 კათიონების „გაჟონვა“ და ნარჩენი სიხისტის მატება მანამ, სანამ იგი არ გახდება ორიგინალური წყლის სიხისტის ტოლი, რაც მიუთითებს კატიონური გადამცვლელის სრულ ამოწურვაზე.

წყლის დარბილების სისტემის () ოპერაციული პარამეტრები განისაზღვრება ფორმულებით:

E p \u003d QЖ და (g-equiv / m 3)
E p \u003d e p V k,
V to = ah to
e p \u003d QЖ და / ah to
Q \u003d v to aT to \u003d e p ah to / F და
T to \u003d e p h to / v to Zh და.

სადაც:
e p - კათიონური გადამცვლელის სამუშაო სიმძლავრე, meq/m 3
V-დან - კათიონური გადამცვლელის მოცულობა, რომელიც ჩატვირთულია დარბილებაში ადიდებულ მდგომარეობაში, მ 3
h k - კათიონ გადამცვლელი ფენის სიმაღლე, m
W და - წყაროს წყლის სიხისტე, გ-ეკვ/მ 3
Q - დარბილებული წყლის რაოდენობა, მ 3
a - წყლის დარბილების ფილტრის განივი ფართობი, მ 2
v to - წყლის ფილტრაციის სიჩქარე კატიონიტის ფილტრში
T-დან - წყლის დარბილების ხანგრძლივობა (რეგენერაციული პერიოდი)

შესავალი

ანიონის გაცვლის ფისის მთლიანი გაცვლის სიმძლავრე განისაზღვრება მისი ნეიტრალიზებით HCl ან H 2 SO 4 ხსნარით სტატიკური ან დინამიური პირობებით და გამოიხატება ეკვივალენტებში 1 გ მშრალ ან ადიდებულ ანიონგამცვლელ ფისზე.

ანიონის გაცვლის რეაქციები / A-ანიონგაცვლის ფისოვანი / აქვს ფორმა:

A. /OH/ +H /Cl = A.OH.Cl +HO;

A. /OH/ + H /SO = A.SO +2HO.

გარდა გაცვლის სიმძლავრის გარდა, ანიონის გადამცვლელის ვარგისიანობის ძირითადი მაჩვენებლებია: გაუფერულება, შეშუპების ხარისხი, დაბერების უნარი, წყალში და ორგანულ გამხსნელებში უხსნადობა, რეგენერაციის სიმარტივე, თერმული და მექანიკური სიმტკიცე.

შაქრის ინდუსტრიაში გამოყენებული სხვადასხვა კლასის ანიონის გადამცვლელების საერთო გაცვლის სიმძლავრე შეიძლება იყოს 1-10 მეკვ/გ. შიდა მაკროფოროვანი ანიონგამცვლელი ფისოვანი AV-17-2P, რომელიც გამოიყენება შაქრის ხსნარების გასათეთრებლად, აქვს საერთო გაცვლის სიმძლავრე 0,1 ნ. HCl ხსნარი 3.8 მგ-ეკვ/გ, და 0.1 ნ. NaCl ხსნარი 3.4 მგ-ეკვ/გ.

ანალიზის მიზანი - შეაფასეთ ანიონის გაცვლის ფისის ხარისხი შაქრის ხსნარების გაუფერულებლად.

ანალიზის მეთოდის პრინციპი ეფუძნება 0,1 N მჟავას ხსნარის ტიტრაციას, რომელიც არ შეიწოვება ანიონის გადამცვლელის მიერ. NaOH ხსნარი.

რეაგენტები:

0.1 ნ HCl და NaOH ხსნარები.

მოწყობილობები და მასალები:

შუშის სვეტი დიამეტრით 18 მმ, სიმაღლე 250 მმ, ქვედა ნაწილში გამოყვანილი ბოლოთი, რომელზედაც ჩასმულია რეზინის მილი ხრახნიანი დამჭერით;

მინის ძაბრი;

მოცულობითი კოლბა 500 სმ 3;

ბიურეტი ტიტრირებისთვის;

ჭიქა;

ანიონის გაცვლის ფისი.

განმარტების პროგრესი

OH - სახით ანალიზისთვის მომზადებული ანიონური გადამცვლელის 10 გ წყალთან ერთად გადადის შუშის სვეტში 18 მმ დიამეტრის შუშის ბამბის ტამპონით ბოლოში, ხოლო ჭარბი წყალი იშლება რეზინის მილით ხრახნიანი დამჭერით.

ამის შემდეგ, 400 სმ 3 0.1 ნ. HCl ხსნარი, ხსნარის დონის შენარჩუნებით ანიონგამცვლელი ფენის ზემოთ 1 სმ-ის ტოლი.შემდეგ მას რეცხავენ ანიონის გადამცვლელის ორმაგი მოცულობით წყლით. ფილტრატი და სარეცხი საშუალებები გროვდება მოცულობით კოლბაში და მიიღება 500 სმ 3 მოცულობამდე. შერჩეულია მთლიანი მოცულობიდან 50 სმ 3 ჭიქაში და ტიტრირდება 0,1 ნ. NaOH ხსნარი.

გამოთვლები:

1. შესადარებელი შედეგების მისაღებად, ანიონური გადამცვლელის გაცვლის სიმძლავრე გამოიხატება ისევე, როგორც კატიონური გადამცვლელი მშრალი იონის გადამცვლელის მგ-ეკვ/გ.

მაშასადამე, თუ 1 გ აბსოლუტურად მშრალი ანიონმცვლელი შთანთქავს

სმ 3 0,1 ნ. HCl ხსნარი და ამ ხსნარის 1 სმ 3 შეიცავს 0,1 მგ-ეკვ/გ, მაშინ E A ანიონის გაცვლის ფისის მთლიანი გაცვლის სიმძლავრე შეიძლება გამოითვალოს ფორმულიდან.

,

სადაც ე ა- ანიონური გადამცვლელის მთლიანი გაცვლის სიმძლავრე, აბსოლუტურად მშრალი იონმცვლელის მგ-ეკვ/გ;

ა- ტიტრასთვის შეგროვებული ფილტრატის რაოდენობა, სმ 3;

V O - 0,1 ნ ოდენობა. ანიონის გადამცვლელში გავლილი HCl ხსნარი სმ 3;

ვბ- ფილტრატის საერთო რაოდენობა, სმ 3;

გ- მშრალი ანიონგამცვლელი ფისის რაოდენობა, რომელიც აღებულია მისი სიმძლავრის დასადგენად, გ;

ვარის ანიონიტის ტენიანობა, %. განისაზღვრება 95-100˚С 3 საათის განმავლობაში გაშრობით.

2. ანიონის გადამცვლელის სიმძლავრე ასევე შეიძლება გამოისახოს HCl-ის პროცენტულად. ამ შემთხვევაში გაითვალისწინეთ ის ფაქტი, რომ 1 სმ 3 0,1 ნ. HCl ხსნარი შეიცავს 0,0036 გ HCl, E-ის გამოთვლა ხდება ფორმულის მიხედვით

6.3. იონგაცვლის ფისების რეგენერაცია

შესავალი

სამუშაო ციკლში დახარჯული იონგამცვლელი ფისები წყლით გარეცხვის შემდეგ ექვემდებარება რეგენერაციას (აღდგენას).

კატიონ გადამცვლელები მცირდება HCl და HSO სუსტი ხსნარებით

K.Na + H /SO = K.H + Na /SO;

KNa + HCl = KH + NaCl.

ანიონის გადამცვლელების რედუქციისთვის გამოიყენება NaOH, KOH, NaCl და სხვ. სუსტი ხსნარები.

A.OH.Cl + Na /OH = A./OH/ + Na /Cl.

რეგენერაციის ციკლის ბოლოს, რეგენერატის მჟავიანობა კატიონ გადამცვლელიდან ან რეგენერატის ტუტეობა ანიონის გადამცვლელიდან უნდა მიუახლოვდეს რეგენერაციული ხსნარების მჟავიანობას და ტუტეს. რეგენერაციის დასასრული განისაზღვრება ტიტრაციით.

ანალიზის მიზანი - აღადგინოს იონური გადამცვლელების გაცვლის უნარი.

ანალიზის მეთოდის პრინციპი რეგენერაციული ხსნარების ტიტრირების საფუძველზე კატიონ გადამცვლელიდან 0,1 ნ. NaOH ხსნარი, ხოლო ანიონის გადამცვლელიდან - 0,1 ნ. HCl ხსნარი.

რეაგენტები:

5% HCl ხსნარი;

4% NaOH ხსნარი;

0.1 ნ NaOH ხსნარი;

0.1 ნ HCl ხსნარი.

მოწყობილობები და მასალები:

მინის სვეტები კატიონგამცვლელი ფისით და ანიონგამცვლელი ფისით.

განმარტების პროგრესი

ფისის წყლით გარეცხვის შემდეგ რეგენერაცია ტარდება სვეტებში: კატიონ გადამცვლელი - 5%-იანი HCl ხსნარით და ანიონური გადამცვლელი - 4%-იანი NaOH ხსნარით, მათი გავლა 20 სმ 3/წთ სიჩქარით.

კატიონმცვლელის რეგენერაციის დასასრული დგინდება მისი რეგენერაციული ხსნარების ტიტრაციით 0,1 ნ. NaOH ხსნარი, და ანიონის გადამცვლელი - 0,1 ნ. HCl ხსნარი.

რეგენერაციის შემდეგ კატიონ გადამცვლელს რეცხავენ წყლით ნეიტრალურ ან ოდნავ მჟავე რეაქციამდე, ხოლო ანიონის გადამცვლელს - ნეიტრალურ ან ოდნავ ტუტე რეაქციამდე.

ტესტის კითხვები

1. რა არის იონური გაცვლა?

2. რა არის იონგამცვლელი ფისები?

3. რა იონგამცვლელი ფისები გამოიყენება შაქრის წარმოებაში?

4. გვიამბეთ იონ გადამცვლელების სტატიკური და დინამიური გაცვლის სიმძლავრის შესახებ?

5. რა განსაზღვრავს იონური გადამცვლელების მთლიან გაცვლის სიმძლავრეს?

6. რა ერთეულებით არის გამოხატული ჯამური გაცვლის სიმძლავრე?

7. რა დანიშნულება აქვს შაქრის წარმოებაში იონგამცვლელების გამოყენებას?

8. რა პრინციპს ეფუძნება იონური გადამცვლელების მთლიანი გაცვლის სიმძლავრის განსაზღვრა?

9. რატომ ხდება იონგამცვლელი ფისი რეგენერირებული?

10. რა პრინციპს ეფუძნება იონგამცვლელების რეგენერაცია?

11. როგორ განისაზღვრება იონგამცვლელის რეგენერაციის პროცესის დასასრული?

ლაბორატორია #7

შაქრის წარმოების ჩამდინარე წყლების ანალიზი

შესავალი

კვების მრეწველობაში ყველაზე დიდ წყალს შაქრის ქარხნები მოიხმარენ. თუ შაქრის ჭარხლის ქარხნის საჭიროებისთვის გამოიყენება მხოლოდ ბუნებრივი რეზერვუარებიდან სუფთა წყალი, ჩამდინარე წყლების ნაწილის წარმოებაში დაბრუნების გარეშე, მაშინ სამრეწველო (სუფთა) წყლის ჯამური მოხმარება იქნება 1200-1500% ჭარხლის წონით. შესაძლებელია მტკნარი წყლის მოხმარების შემცირება ჭარხლის წონით 150-250%-მდე, იმ პირობით, რომ ნარჩენი წყალი გამოიყენება შაქრის ქარხნის ბევრ უბანში მოცირკულირე წყალმომარაგების სქემის მიხედვით. არტეზიული წყალი გამოიყენება მხოლოდ ცენტრიფუგაში გრანულირებული შაქრის გასარეცხად, მასეკუიტური Ι კრისტალიზაციის დასატუმბლად და ქარხნული ლაბორატორიის საჭიროებებისთვის.

შაქრის ქარხნების ნარჩენი (ნარჩენი) წყლები მრავალფეროვანია მათი ფიზიკური და ქიმიური შემადგენლობით, დაბინძურების ხარისხით და საჭირო გაწმენდის მეთოდით. დაბინძურების ხარისხის მიხედვით, ისინი იყოფა სამ კატეგორიად. თითოეული კატეგორია იყოფა ორ ქვეჯგუფად: A და B, საიდანაც A ქვეჯგუფის წყალი ხარისხით უკეთესია ვიდრე B ქვეჯგუფი.

შაქრის წარმოების ჩამდინარე წყალი შეიცავს დიდი რაოდენობით ორგანულ ნივთიერებებს და მათი დამუშავება ბუნებრივ პირობებში დაკავშირებულია გარკვეულ სირთულეებთან, მოითხოვს მნიშვნელოვან მიწის ფართობებს და შეიძლება ჰქონდეს უარყოფითი გავლენა გარემოზე. ბოლო წლებში შემუშავდა ბიოლოგიური დამუშავების არაერთი მეთოდი და მათი განსახორციელებლად შესაბამისი აღჭურვილობა. ამჟამად შემოთავაზებული გამწმენდი მეთოდები ძირითადად ეფუძნება ანაერობულ და აერობულ პროცესებს შაქრისა და სახამებლის ქარხნების კანალიზაციის მინარევების დაშლისათვის.

ჩამდინარე წყლების დამუშავების თანამედროვე ტექნოლოგია მოიცავს მათში შემავალი მინარევების თანმიმდევრულ გამოყოფას მექანიკური, ანაერობული და აერობული მეთოდებით. ამავდროულად, ანაერობული მეთოდი ახალი პროცესია ჩამდინარე წყლების გაწმენდის ტექნოლოგიაში. ანაერობული გაწმენდის პროცესი მისი განსახორციელებლად მოითხოვს ტემპერატურის შენარჩუნებას 36-38 0 C დიაპაზონში, რაც დაკავშირებულია დამატებით სითბოს მოხმარებასთან. მისი განსხვავება ფართოდ გავრცელებული აერობული მეთოდისგან, უპირველეს ყოვლისა, მდგომარეობს ბიოსლამის მინიმალურ ზრდაში და ნახშირწყლების შემცველი მინარევების ბიოგაზად გადაქცევაში, რომლის მთავარი კომპონენტია მეთანი.

აერობული პროცესი

C 6 H 12 O 6 + O 2 ---- CO 2 + H 2 O + ბიოპრეციპიტატი + სითბო (6360 კჯ).

ანაერობული პროცესი

C 6 H 12 O 6 ---- CH 4 + CO 2 + ბიოპრეციპიტატი + სითბო (0,38 კჯ).

ანაერობული მეთოდები იყოფა ოთხ ძირითად ჯგუფად გაწმენდის პროცესებში გამოყენებული რეაქტორების ტიპის მიხედვით:

ბიოსლამის რეცირკულაციასთან ერთად (გააქტიურებული ტალახი):

ანაერობული ნალექის ფენით და მისი შიდა დალექვით;

ბიოსლამის ინერტული შემავსებლებით;

განსაკუთრებული.

ჩამდინარე წყლები, რომლებიც ექვემდებარება ანაერობულ დამუშავებას, უნდა შეიცავდეს რაც შეიძლება ნაკლებ მექანიკურ მინარევებს და ნივთიერებებს, რომლებიც აფერხებენ მეთანოგენურ პროცესს. მათში უნდა გაიაროს ჰიდროლიზის მჟავა ფაზა, გარდა ამისა, ჩამდინარე წყლებს უნდა ჰქონდეს გარკვეული pH მნიშვნელობა და ტემპერატურა 36-38 0 С დიაპაზონში.

ითვლება, რომ ანაერობული დამუშავების მეთოდი ეკონომიკურად მომგებიანია ჩამდინარე წყლებისთვის 1.2-2.0 გ/დმ 3 BOD 5-ზე მეტი დაბინძურებით (ჟანგბადის ბიოლოგიური მოთხოვნა). დაბინძურების ზედა ზღვარი შეზღუდული არ არის. ეს შეიძლება იყოს 100 გ / დმ 3 COD (ქიმიური ჟანგბადის მოთხოვნა).

Ესენი მოიცავს:

ა) ჭარბი მტკნარი წყალი წნევის ავზიდან, მასეკუიტის გაციებიდან მასეკუიტის მიქსერებში, ტუმბოებიდან და სხვა დანადგარებიდან 30°C-ზე დაბალი ტემპერატურის მქონე. ეს წყლები არ საჭიროებს დამუშავებას წარმოებაში დასაბრუნებლად;

ბ) ბარომეტრიული, ამიაკი და სხვა 30°C-ზე მაღალი ტემპერატურით. ამ წყლების დასაბრუნებლად საჭიროა წინასწარი გაგრილება და აერაცია.

ჩამდინარე წყლების II კატეგორიისმოიცავს კონვეიერის სარეცხი წყალს ჰიდრავლიკური კონვეიერებიდან და ჭარხლის სარეცხი საშუალებებიდან. ამ წყლების წარმოებაში ხელახალი გამოყენებისთვის საჭიროა მათი წინასწარი მექანიკური გაწმენდა სპეციალურ დასალექავ ავზებში დასახლებით.

ჩამდინარე წყლების III კატეგორიისმოიცავს: ბაგასის წყალს, მის შლამს, ლავერის წყალს, კონვეიერის სარეცხი წყლის ნალექს, თხევადი ფილტრაციის ნალექს, საყოფაცხოვრებო, ფეკალურ და სხვა მავნე წყლებს. III კატეგორიის წყლის დამუშავება მოითხოვს ბიოლოგიურ და კომბინირებულ დამუშავების მეთოდებს შესაბამის დანალექ ავზებსა და ფილტრაციის ველებში.

არსებულ შაქრის ქარხნებში საფუძვლად მიიღება წყლის ბალანსის შემდეგი ძირითადი მაჩვენებლები (ჭარხლის წონით%): წყალსაცავიდან მტკნარი წყლის მიღება - 164; I კატეგორიის გადამუშავებული წყლების რაოდენობა - 898; II კატეგორია -862; III კატეგორიის ჩამდინარე წყლები - 170 ან 110, იმ პირობით, რომ კონვეიერის სარეცხი ტალახის სუსპენზია წყდება ვერტიკალურ დასალექავ ავზებში-შესქელებებში Sh1-POS-3 და დეკანტატი უბრუნდება II კატეგორიის წყლის რეცირკულაციის წრეს.

შაქრის ჭარხლის ახლად აშენებული ქარხნებისთვის მტკნარი წყლის მოხმარება წარმოების საჭიროებისთვის არ უნდა აღემატებოდეს ჭარხლის წონის 80%-ს, ხოლო გაწმენდილი სამრეწველო ჩამდინარე წყლების რაოდენობა, რომელიც ჩაედინება ბუნებრივ წყალსატევებში არ უნდა აღემატებოდეს ჭარხლის წონის 75%-ს.

სამრეწველო და ჩამდინარე წყლების ხარისხის გაანალიზებისას მათი ტემპერატურა, ფერი, სუნი, გამჭვირვალობა, ნალექის მახასიათებლები, შეჩერებული მყარი შემცველობა, მშრალი ნარჩენი, pH, მთლიანი ტუტე (მჟავიანობა), დაჟანგვისუნარიანობა, ბიოქიმიური ჟანგბადის მოთხოვნა (BOD), ქიმიური ჟანგბადის მოთხოვნა ( COD) განისაზღვრება ამიაკის, ნიტრატების, ქლორიდების კონცენტრაცია და სხვა მაჩვენებლები.

ობიექტური - დაეუფლოს სამრეწველო (სუფთა) და ჩამდინარე წყლების ხარისხის კონტროლის მეთოდებს.

ბუნებაში მიმდინარე და პრაქტიკაში განხორციელებული პროცესების მნიშვნელოვანი რაოდენობა არის იონგაცვლის პროცესები. იონის გაცვლა საფუძვლად უდევს ელემენტების მიგრაციას ნიადაგში და ცხოველებისა და მცენარეების ორგანიზმებში. მრეწველობაში იგი გამოიყენება ნივთიერებების გამოყოფისა და წარმოებისთვის, წყლის გაწმენდისთვის, ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად, ხსნარების კონცენტრაციისთვის და ა.შ. იონის გაცვლა შეიძლება მოხდეს როგორც ერთგვაროვან ხსნარში, ასევე ჰეტეროგენულ სისტემაში. ამ შემთხვევაში, ქვეშ იონის გაცვლაგვესმოდეს ჰეტეროგენული პროცესი, რომლითაც ხდება გაცვლა იონებს შორის ხსნარში და მყარ ფაზაში ე.წ იონის გადამცვლელი ან იონური გადამცვლელი. იონ გადამცვლელი შთანთქავს იონებს ხსნარიდან და სანაცვლოდ აძლევს იონებს, რომლებიც მისი სტრუქტურის ნაწილია ხსნარში.

3.5.1. იონ გადამცვლელების კლასიფიკაცია და ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები

იონგაცვლის სორბენტები, იონგამცვლელებიარის პოლიელექტროლიტები, რომლებიც შედგება მატრიცები- ატომების ან მოლეკულების უძრავი ჯგუფები (მაღალმოლეკულური ჯაჭვები) აქტიური იონოგენური ჯგუფებიატომები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მის იონგაცვლის შესაძლებლობებს. იონური ჯგუფები, თავის მხრივ, შედგება უძრავი იონებისგან, რომლებიც მატრიქსთან არის დაკავშირებული ქიმიური ურთიერთქმედების ძალებით და მოძრავი იონების ეკვივალენტური რაოდენობა საპირისპირო მუხტით - კონტრიონები. მრიცხველებს შეუძლიათ გადაადგილება კონცენტრაციის გრადიენტის გავლენის ქვეშ და მათი გაცვლა შესაძლებელია იმავე მუხტის მქონე ხსნარებიდან. სისტემაში იონგამცვლელი - ელექტროლიტური ხსნარი, გაცვლის იონების განაწილებასთან ერთად, ხდება გამხსნელის მოლეკულების ამ ფაზებს შორის გადანაწილებაც. გამხსნელთან ერთად გარკვეული რაოდენობით კოიონები(იმავე სახელწოდების იონები პასუხისმგებელნი არიან ფიქსირებულებზე). ვინაიდან სისტემის ელექტრული ნეიტრალიტეტი შენარჩუნებულია, კოიონებთან ერთად, კონტრიონების დამატებითი რაოდენობა, მათი ექვივალენტი, გადადის იონ გადამცვლელში.

იმისდა მიხედვით, თუ რომელი იონები არიან მოძრავი, იონ გადამცვლელები იყოფა კატიონ გადამცვლელებად და ანიონ გადამცვლელებად.

კატიონ გადამცვლელებიშეიცავენ უძრავ ანიონებს და გაცვლიან კატიონებს, მათ ახასიათებთ მჟავე თვისებები - მოძრავი წყალბადი ან ლითონის იონი. მაგალითად, კატიონ გადამცვლელი R / SO 3 - H + (აქ R არის სტრუქტურული ბაზა ფიქსირებული ფუნქციური ჯგუფით SO 3 - და კონტრაიონი H +). კატიონ გადამცვლელში შემავალი კათიონების ტიპის მიხედვით მას ჰქვია H-კატიონური გადამცვლელი, თუ მისი ყველა მოძრავი კატიონი წარმოდგენილია მხოლოდ წყალბადით, ან Na-კატიონ გადამცვლელით, Ca-კატიონმცვლელით და ა.შ. ისინი აღინიშნება RH, RNa, R 2 Ca, სადაც R არის ჩარჩო კატიონური გადამცვლელის აქტიური ჯგუფის ფიქსირებული ნაწილით. ფართოდ გამოიყენება კატიონ გადამცვლელები ფიქსირებული ფუნქციური ჯგუფებით -SO 3 -, -PO 3 2-, -COO -, -AsO 3 2- და სხვ.

ანიონ გადამცვლელებიშეიცავენ უმოძრაო კატიონებს და გაცვლიან ანიონებს, მათ ახასიათებთ ძირითადი თვისებები - მოძრავი ჰიდროქსიდის იონი ან მჟავა ნარჩენის იონი. მაგალითად, ანიონის გადამცვლელი R / N (CH 3) 3 + OH -, ფუნქციური ჯგუფით -N (CH 3) 3 + და კონტრაიონი OH -. ანიონის გადამცვლელი შეიძლება იყოს სხვადასხვა ფორმით, ისევე როგორც კატიონ გადამცვლელი: OH-ანიონ გადამცვლელი ან ROH, SO 4 - ანიონგამცვლელი ან RSO 4, სადაც R არის ჩარჩო ანიონური გადამცვლელის აქტიური ჯგუფის ფიქსირებული ნაწილით. ყველაზე ხშირად გამოყენებული ანიონ გადამცვლელები ფიქსირებული ჯგუფებით - +, - +, NH 3 +, NH + და ა.შ.

კატიონ გადამცვლელის აქტიური ჯგუფის დისოციაციის ხარისხიდან და შესაბამისად იონური გაცვლის უნარიდან გამომდინარე, კატიონ გადამცვლელები იყოფა: ძლიერ მჟავე და სუსტად მჟავე. ასე რომ, აქტიური ჯგუფი -SO 3 H მთლიანად დისოცირებულია, შესაბამისად, იონური გაცვლა შესაძლებელია ფართო pH დიაპაზონში, სულფო ჯგუფების შემცველი კათიონური გადამცვლელები კლასიფიცირდება როგორც ძლიერ მჟავე. საშუალო სიმტკიცის კათიონ გადამცვლელები მოიცავს ფისებს ფოსფორმჟავას ჯგუფებით. უფრო მეტიც, ორბაზური ჯგუფებისთვის, რომლებსაც შეუძლიათ ეტაპობრივი დისოციაცია, მხოლოდ ერთ ჯგუფს აქვს საშუალო სიძლიერის მჟავის თვისებები, მეორე იქცევა სუსტი მჟავის მსგავსად. ვინაიდან ეს ჯგუფი პრაქტიკულად არ იშლება ძლიერ მჟავე გარემოში, ამიტომ მიზანშეწონილია ამ იონ გადამცვლელების გამოყენება ოდნავ მჟავე ან ტუტე გარემოში, pH4. სუსტად მჟავე კატიონ გადამცვლელები შეიცავენ კარბოქსილის ჯგუფებს, რომლებიც სუსტად მჟავე ხსნარებშიც კი ნაკლებადაა დაშორებული, მათი მოქმედების დიაპაზონი pH5-ზე. ასევე არსებობს ორფუნქციური კათიონ გადამცვლელები, რომლებიც შეიცავს როგორც სულფო ჯგუფებს, ასევე კარბოქსილის ჯგუფებს ან სულფო და ფენოლურ ჯგუფებს. ეს ფისები მუშაობენ ძლიერ მჟავე ხსნარებში და მაღალი ტუტეობისას მკვეთრად ზრდიან მათ ტევადობას.

კათიონ გადამცვლელების მსგავსად, ანიონური გადამცვლელები იყოფა მაღალი ძირითადი და დაბალი ძირითადი. უაღრესად ძირითადი ანიონის გადამცვლელები შეიცავს კარგად დისოცირებულ მეოთხეულ ამონიუმის ან პირიდინის ფუძეებს, როგორც აქტიურ ჯგუფებს. ასეთ ანიონიტებს შეუძლიათ ანიონების გაცვლა არა მხოლოდ მჟავე, არამედ ტუტე ხსნარებშიც. საშუალო და დაბალი ძირითადი ანიონური ფისები შეიცავს პირველად, მეორად და მესამეულ ამინოჯგუფებს, რომლებიც წარმოადგენენ სუსტ ფუძეებს, მათი მოქმედების დიაპაზონი pH89-ზე.

ასევე გამოიყენება ამფოტერული იონგამცვლელები - ამფოლიტები, რომელიც მოიცავს ფუნქციურ ჯგუფებს, როგორც მჟავების, ასევე ფუძეების თვისებებით, მაგალითად, ორგანული მჟავების ჯგუფები ამინოჯგუფებთან ერთად. ზოგიერთ იონგამცვლელს, გარდა იონგაცვლის თვისებებისა, აქვს კომპლექსური ან რედოქსის თვისებები. მაგალითად, იონური გადამცვლელები, რომლებიც შეიცავს იონოგენურ ამინო ჯგუფებს, იძლევა კომპლექსებს მძიმე მეტალებს, რომელთა წარმოქმნა ხდება ერთდროულად იონურ გაცვლასთან ერთად. იონის გაცვლა შეიძლება თან ახლდეს თხევად ფაზაში კომპლექსურობას, მისი pH მნიშვნელობის კორექტირებით, რაც იონების გამოყოფის საშუალებას იძლევა. ელექტრონიონ გადამცვლელები გამოიყენება ჰიდრომეტალურგიაში ხსნარებში იონების დაჟანგვის ან შემცირების მიზნით განზავებული ხსნარებიდან მათი ერთდროული შეწოვით.

იონის გადამცვლელზე შთანთქმული იონის დეზორბციის პროცესს ე.წ ელუცია, ხოლო იონის გადამცვლელი რეგენერირებულია და იგი გადადის საწყის ფორმაში. შთანთქმის იონების გამორეცხვის შედეგად, იმ პირობით, რომ იონური გადამცვლელი საკმარისად "დატვირთულია", ელუატები მიიღება 100-ჯერ მეტი იონის კონცენტრაციით, ვიდრე საწყის ხსნარებში.

ზოგიერთ ბუნებრივ მასალას აქვს იონგაცვლის თვისებები: ცეოლიტები, ხე, ცელულოზა, სულფონირებული ქვანახშირი, ტორფი და ა. . ყველაზე გავრცელებულია ორგანული იონგამცვლელები - სინთეზური იონგამცვლელი ფისები, რომლებიც წარმოადგენენ მყარი მაღალმოლეკულური პოლიმერული ნაერთებს, რომლებიც შეიცავს ფუნქციურ ჯგუფებს, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტროლიტური დისოციაცია, ამიტომ მათ უწოდებენ პოლიელექტროლიტებს. მათი სინთეზირება ხდება საჭირო იონური ჯგუფების შემცველი მონომერების პოლიკონდენსაციისა და პოლიმერიზაციით, ან ადრე სინთეზირებული პოლიმერის ცალკეულ ერთეულებში იონური ჯგუფების დამატებით. პოლიმერული ჯგუფები ქიმიურად არის მიბმული ერთმანეთთან, ჯვარედინი კავშირშია ჩარჩოში, ანუ სივრცულ სამგანზომილებიან ქსელში, რომელსაც ეწოდება მატრიცა, მათთან ურთიერთქმედების ნივთიერების - წყალგამყოფი აგენტის დახმარებით. დივინილბენზოლი ხშირად გამოიყენება როგორც ჯვარედინი. დივინილბენზოლის ოდენობის კორექტირებით შესაძლებელია ფისოვანი უჯრედების ზომის შეცვლა, რაც შესაძლებელს ხდის იონ გადამცვლელების მიღებას, რომლებიც შერჩევით შთანთქავენ ნებისმიერ კატიონს ან ანიონს "საცრის ეფექტის" გამო, უჯრედის ზომაზე დიდი იონები არ არის. შეიწოვება ფისით. უჯრედის ზომის გასაზრდელად გამოიყენება რეაგენტები ვინილბენზოლთან შედარებით უფრო დიდი მოლეკულებით, მაგალითად, ეთილენგლიკოლების და ბიფენოლების დიმეტაკრილატები. ტელოგენების, ნივთიერებების გამოყენებით, რომლებიც ხელს უშლიან გრძელი ხაზოვანი ჯაჭვების წარმოქმნას, მიიღწევა იონური გადამცვლელების გაზრდილი გამტარიანობა. ჯაჭვის რღვევის ადგილებში ჩნდება ფორები, ამის გამო იონური გადამცვლელები იძენენ უფრო მობილურ ჩარჩოს და წყალხსნართან შეხებისას უფრო მეტად იშლება. ტელოგენად გამოიყენება ნახშირბადის ტეტრაქლორიდი, ალკილბენზოლები, სპირტები და ა.შ.. ამ გზით მიღებულ ფისებს აქვთ. ლარისტრუქტურა ან მიკროფოროვანი. Მიღება მაკროფოროვანიიონები რეაქციულ ნარევში ამატებენ ორგანულ გამხსნელებს, რომლებიც უფრო მაღალი ნახშირწყალბადებია, როგორიცაა იზოოქტანი, სპირტები. გამხსნელი იჭერს პოლიმერიზებელ მასას და ჩარჩოს ფორმირების დასრულების შემდეგ, იგი გამოხდება, რის შედეგადაც პოლიმერში დიდი ფორები რჩება. ამრიგად, სტრუქტურის მიხედვით, იონის გადამცვლელები იყოფა მაკროფოროვან და გელებად.

მაკროფოროვან იონგამცვლელებს აქვთ გაცვლის უკეთესი კინეტიკური მახასიათებლები გელებთან შედარებით, რადგან მათ აქვთ განვითარებული სპეციფიური ზედაპირი 20-130 მ 2/გ (განსხვავებით გელისგან, რომლებსაც აქვთ ზედაპირი 5 მ 2/გ) და დიდი ფორები - 20-100 ნმ, რაც ხელს უწყობს იონების ჰეტეროგენულ გაცვლას, რომელიც ხდება ფორების ზედაპირზე. გაცვლითი კურსი მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული მარცვლების ფორიანობაზე, თუმცა ეს ჩვეულებრივ გავლენას არ ახდენს მათ გაცვლის შესაძლებლობებზე. რაც უფრო დიდია მოცულობა და მარცვლის ზომა, მით უფრო სწრაფია შიდა დიფუზია.

გელის იონგამცვლელი ფისები შედგება ერთგვაროვანი მარცვლებისგან, რომლებსაც მშრალი სახით არ აქვთ ფორები და გაუვალია იონებისა და მოლეკულების მიმართ. ისინი გამტარი ხდებიან წყალში ან წყალხსნარში შეშუპების შემდეგ.

იონ გადამცვლელების შეშუპება

შეშუპებათხევად გამხსნელში მოთავსებული იონური გადამცვლელის მოცულობის თანდათანობითი ზრდის პროცესს უწოდებენ, გამხსნელის მოლეკულების ნახშირწყალბადის ჩარჩოში ღრმად შეღწევის გამო. რაც უფრო მეტად იბერება იონური გადამცვლელი, მით უფრო სწრაფად ხდება იონების გაცვლა. შეშუპებაახასიათებდა წონის შეშუპება- აბსორბირებული წყლის რაოდენობა 1 გ მშრალ იონგამცვლელზე ან შეშუპების თანაფარდობა- ადიდებულმა იონგამცვლელის სპეციფიკური მოცულობების თანაფარდობა და მშრალი. ხშირად, ფისის მოცულობა შეშუპების პროცესში შეიძლება გაიზარდოს 10-15-ჯერ. მაღალმოლეკულური ფისის შეშუპება რაც უფრო დიდია, მით უფრო დაბალია მისი შემადგენელი ერთეულების ჯვარედინი კავშირის ხარისხი, ანუ ნაკლებად ხისტია მისი მაკრომოლეკულური ქსელი. სტანდარტული იონ გადამცვლელების უმეტესობა შეიცავს 6-10% დივინილბენზოლს კოპოლიმერებში (ზოგჯერ 20%). როდესაც დივინილბენზოლის ნაცვლად ჯვარედინი კავშირებისთვის გამოიყენება გრძელი ჯაჭვის აგენტები, მიიღება კარგად გამტარი მაკრორეტიკულირებული იონური გადამცვლელები, რომლებზეც იონური გაცვლა ხდება მაღალი სიჩქარით. გარდა მატრიცის სტრუქტურისა, იონური გადამცვლელის შეშუპებაზე გავლენას ახდენს მასში ჰიდროფილური ფუნქციური ჯგუფების არსებობა: რაც უფრო მეტად იმატებს იონური გადამცვლელი, მით მეტია ჰიდროფილური ჯგუფები. გარდა ამისა, იონგამცვლელები, რომლებიც შეიცავენ ერთჯერად დამუხტულ კონტრიონებს, უფრო ძლიერად იშლება, განსხვავებით ორი და სამი დამუხტული კონტრიონებისგან.კონცენტრირებულ ხსნარებში შეშუპება ხდება უფრო ნაკლებად, ვიდრე განზავებულებში. არაორგანული იონგამცვლელების უმეტესობა საერთოდ ან თითქმის არ შეშუპებულია, თუმცა ისინი შთანთქავენ წყალს.

იონის გადამცვლელის სიმძლავრე

სორბენტების იონგაცვლის უნარი ხასიათდება მათი გაცვლის მოცულობა, დამოკიდებულია ფუნქციური იონოგენური ჯგუფების რაოდენობაზე იონების გადამცვლელის მასაზე ან მოცულობაზე. იგი გამოხატულია მილიეკვივალენტებში 1 გ მშრალ იონგამცვლელზე ან ეკვივალენტებში 1 მ 3 იონ გადამცვლელზე და უმეტეს სამრეწველო იონგამცვლელთათვის არის 2-10 მეკვ/გ დიაპაზონში. სრული გაცვლის შესაძლებლობა(POE) - იონების მაქსიმალური რაოდენობა, რომელიც შეიძლება შეიწოვოს იონ გადამცვლელმა, როდესაც ის გაჯერებულია. ეს არის მუდმივი მნიშვნელობა მოცემული იონური გადამცვლელისთვის, რომელიც შეიძლება განისაზღვროს როგორც სტატიკურ, ასევე დინამიურ პირობებში.

სტატიკური პირობებში, ელექტროლიტური ხსნარის გარკვეულ მოცულობასთან შეხებისას, განსაზღვრეთ სრული სტატიკური გაცვლის სიმძლავრე(PSOE) და წონასწორული სტატიკური გაცვლის უნარი(PCOE), რომელიც იცვლება წონასწორობაზე მოქმედი ფაქტორების მიხედვით (ხსნარის მოცულობა, შემადგენლობა, კონცენტრაცია და ა.შ.). წონასწორული იონგამცვლელი - ხსნარი შეესაბამება მათი ქიმიური პოტენციალის თანასწორობას.

დინამიურ პირობებში, ხსნარის უწყვეტი ფილტრაციით გარკვეული რაოდენობის იონგამცვლელის მეშვეობით, განსაზღვრეთ დინამიური გაცვლის უნარი- იონების რაოდენობა, რომელიც შეიწოვება იონგამცვლელის მიერ სორბირებული იონების გარღვევამდე (DOE), სრული დინამიური გაცვლის სიმძლავრეიონ გადამცვლელის (PDOE) სრულ განვითარებამდე. გარღვევამდე სიმძლავრე (სამუშაო სიმძლავრე) განისაზღვრება არა მხოლოდ იონური გადამცვლელის თვისებებით, არამედ დამოკიდებულია საწყისი ხსნარის შემადგენლობაზე, მისი გავლის სიჩქარეზე იონის გადამცვლელ ფენაში, იონის სიმაღლეზე (სიგრძეზე). გადამცვლელი ფენა, მისი რეგენერაციის ხარისხი და მარცვლების ზომა.

ოპერაციული სიმძლავრე განისაზღვრება გამომავალი მრუდის ნახ. 3.5.1

S 1 - სამუშაო გაცვლის სიმძლავრე, S 1 +S 2 - სრული დინამიური გაცვლის სიმძლავრე.

როდესაც ელუცია ხორციელდება დინამიურ პირობებში, გამორეცხვის მრუდი აქვს მრუდის ფორმა, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 3.5.2

როგორც წესი, DEC არის PDOE-ის 50%-ზე მეტი ძლიერ მჟავე და ძლიერ ფუძე იონგამცვლელებისთვის და 80%-ზე სუსტად მჟავე და სუსტად ძირითადი იონგამცვლელებისთვის. ძლიერ მჟავე და ძლიერ ფუძე იონგამცვლელების სიმძლავრე პრაქტიკულად უცვლელი რჩება pH ხსნარების ფართო სპექტრში. სუსტად მჟავე და სუსტად ძირითადი იონური გადამცვლელების სიმძლავრე დიდწილად დამოკიდებულია pH-ზე.

იონ გადამცვლელის გაცვლის სიმძლავრის გამოყენების ხარისხი დამოკიდებულია მარცვლების ზომასა და ფორმაზე. ჩვეულებრივ მარცვლის ზომები 0,5-1 მმ-ის ფარგლებშია. მარცვლების ფორმა დამოკიდებულია იონგამცვლელის მომზადების მეთოდზე. ისინი შეიძლება იყოს სფერული ან არარეგულარული ფორმის. სასურველია სფერული მარცვლები - ისინი უზრუნველყოფენ უკეთეს ჰიდროდინამიკურ პირობებს და პროცესის მაღალ სიჩქარეს. ასევე გამოიყენება იონის გადამცვლელები ცილინდრული მარცვლებით, ბოჭკოვანი და სხვა. რაც უფრო თხელია მარცვლები, მით უკეთესია იონგამცვლელის გაცვლის უნარი, მაგრამ ამავდროულად, გამოყენებული აღჭურვილობიდან გამომდინარე, იზრდება სორბენტის ფენის ჰიდრავლიკური წინააღმდეგობა ან იონური გადამცვლელის მცირე მარცვლების მოცილება. ხსნარი იზრდება. გადატანის თავიდან აცილება შესაძლებელია ფერომაგნიტური დანამატის შემცველი იონური გადამცვლელების გამოყენებით. ეს საშუალებას გაძლევთ შეინახოთ წვრილმარცვლოვანი მასალა შეჩერებულ ზონაში - მაგნიტური ველი, რომლის მეშვეობითაც ხსნარი მოძრაობს.

იონ გადამცვლელებს უნდა გააჩნდეთ მექანიკური სიმტკიცე და ქიმიური წინააღმდეგობა, ანუ არ უნდა განადგურდეს წყალხსნარებში შეშუპებისა და მუშაობის შედეგად. გარდა ამისა, ისინი ადვილად უნდა აღდგეს, რითაც შეინარჩუნებენ აქტიურ თვისებებს დიდი ხნის განმავლობაში და მუშაობენ ცვლილებების გარეშე რამდენიმე წლის განმავლობაში.

წინასწარ გმადლობთ პასუხისთვის.

C100E არის გელის ტიპის ძლიერი მჟავა კათიონური გაცვლის ფისოვანი მაღალი გაცვლის უნარით, ქიმიური და ფიზიკური სტაბილურობით და შესანიშნავი შესრულებით. C100E ეფექტურად ინარჩუნებს შეჩერებულ ნაწილაკებს და ასევე, მჟავე (H +) ფორმით, შლის რკინის და მანგანუმის იონებს.

გაცვლის მაღალი სიმძლავრე შესაძლებელს ხდის 0,05 მეკვ/ლ რიგის ჯამური სიხისტის წყლის მიღებას, ხოლო იონური გაცვლის შესანიშნავი კინეტიკა შესაძლებელს ხდის მაღალი დინების მიღწევის მიღწევას. C100E გამოყენებისას იონების სრიალი, რომლებიც იწვევენ წყლის სიმტკიცეს ნორმალურ სამუშაო პირობებში, როგორც წესი, არ აღემატება წყაროს წყლის მთლიანი სიხისტის 1%-ს. ამ შემთხვევაში, ფისის გაცვლის უნარი პრაქტიკულად არ იცვლება, იმ პირობით, რომ მონოვალენტური იონების პროპორცია არ აღემატება 25%-ს.

C100E უხსნადია მჟავასა და ტუტე ხსნარებში და ყველა ჩვეულებრივ ორგანულ გამხსნელებში. წყალში ნარჩენი ჟანგვის აგენტების (როგორიცაა თავისუფალი ქლორის ან ჰიპოქლორიტის იონების) არსებობამ შეიძლება შეამციროს კატიონგაცვლის ფისოვანი ნაწილაკების მექანიკური სიძლიერე. C100E თერმულად მდგრადია 150°C ტემპერატურამდე, თუმცა მაღალ ტემპერატურაზე, მჟავე (H+) ფორმაში კატიონური ფისის გაცვლის უნარი მცირდება.

სპეციფიკაციები

ფიზიკური თვისებები
	მოყვითალო ფერის გამჭვირვალე სფერული ნაწილაკები
მიწოდების ფორმა
მთლიანი წონა, გ/სმ3
ხვედრითი წონა, გ/სმ3
ერთგვაროვნების კოეფიციენტი
გრანულის ზომა, მმ (ბადე)
გაცვლის მოცულობა, გ-ეკვ/ლ
შეშუპება Na + → H + , max, %
შეშუპება Ca 2+ → Na + , max, %
განაცხადის პირობები
	6 - 10 (Na-ფორმა)
მაქსიმალური სამუშაო ტემპერატურა, °C
ფენის სიმაღლე, სმ (ინ)
ოპერაციული ნაკადის სიჩქარე, ფისოვანი მოცულობა/საათი
ფენის გაფართოება უკანა რეცხვის რეჟიმში, %
NaCl ხსნარის კონცენტრაცია, %
მარილის მოხმარება რეგენერაციისთვის, გრ. NaCl / ლ ფისი

მოკლე აღწერა
თავისუფალი ადგილი ჩამოტვირთვის ზემოთ - 50%
მარცვლების ზომა 0.6 მმ 90% -მდე
მთლიანი წონა 820გრ/ლ
წყლის შემცველობა (ტენიანობა) 42-48%
საერთო მოცულობა 2 გ ეკვ/ლ-მდე
სამუშაო ტემპერატურა 4 - 120 0 C
წყლის pH 0-14
Na იონების გადასვლა H-ზე - 8%
ფენის სიმაღლე 0,8 - 2 მ
მომსახურების სიჩქარე 5 - 40 მ/სთ
მომსახურების სპეციფიკური სიჩქარე 20 უნცია/სთ
უკან დაბანის სიჩქარე 20 C-ზე 10-დან 12 მ/სთ-მდე
წყლის მოცულობა უკუ რეცხვისთვის ახალი დატვირთვით 20oz
დასაბანი წყლის მოცულობა 4oz
წყლის მოცულობა მარილის ნელი რეცხვისთვის 4oz
მარილის მოხმარება რეგენერაციის დროს 1 ლიტრ დატვირთვაზე - 150გრ
ნარჩენი სიხისტე - 0,5მგ ეკვივ/ლ
წნევის სპეციფიკური დაკარგვა kPa m 2 დატვირთვის სიმაღლეზე - 1
წნევის დაკარგვა 11 ბარი 4°C-ზე 1 მ დატვირთვის სიმაღლეზე
რეგენერაციის სიჩქარე - 5მ/სთ
სიჩქარე მარილის წყლით რეცხვისას - 5მ/სთ

განაცხადის პირობები
წყალში დაჟანგული რკინის ნაკლებობა (Fe 3+).
წყალში გახსნილი ჟანგბადის ნაკლებობა
ორგანული ნივთიერებების ნაკლებობა წყალში
წყალში რაიმე ჟანგვითი აგენტის არარსებობა
ნატრიუმის დარბილების შემდეგ გაიზრდება მთლიანი ტუტე და მშრალი ნარჩენი.
ძლიერი ჟანგვის აგენტები, როგორიცაა აზოტის მჟავა, შეიძლება გამოიწვიოს ძალადობრივი რეაქციები
შეჩერებული მყარი წყაროს წყალში 8 მგ/ლ-მდე
წყაროს წყლის ფერი 30 0 С-მდე
წყაროს წყლის სიმღვრივე 6 მგ/ლ-მდე
წყაროს წყლის საერთო სიხისტე 15 მგ ეკვივ/ლ-მდე

ქვემოთ მოცემულია კათიონური გადამცვლელის გაცვლის სიმძლავრის და სხვა პარამეტრების გამოთვლის მეთოდები.

კათიონიტის E f g÷eq / m3 სამუშაო გაცვლის სიმძლავრე შეიძლება გამოისახოს შემდეგი ფორმულით:

E f \u003d Q x W; Ep = ep x Vk.

ფილტრში ადიდებულ მდგომარეობაში ჩატვირთული კატიონიტის მოცულობა გამოიხატება ფორმულით:

კათიონური გადამცვლელის ep-ის სამუშაო გაცვლის სიმძლავრის განსაზღვრის ფორმულა, g÷eq / m 3:

ep \u003d Q x W / S x სთ;

სადაც W არის წყაროს წყლის სიხისტე, g÷eq/m3; Q - დარბილებული წყლის რაოდენობა, მ 2; S არის კატიონიტის ფილტრის ფართობი, m 2; h არის კატიონიტის შრის სიმაღლე, m.

კატიონ გადამცვლელში წყლის მოძრაობის სიჩქარის აღნიშვნა, როგორც v k , დარბილებული წყლის Q რაოდენობა შეგიძლიათ იხილოთ შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:

Q \u003d v k x S x Tk \u003d ep x S x h / W;

საიდანაც შესაძლებელია გამოვთვალოთ კატიონიტის ფილტრის მოქმედების ხანგრძლივობა Tk:

Tk = ep x h/v k x ვ.

ასევე შესაძლებელია კათიონური გადამცვლელის გაცვლის სიმძლავრის გამოთვლა კორელაციური გრაფიკების გამოყენებით.

სავარაუდო პრაქტიკულ მონაცემებზე დაყრდნობით, თქვენი ფილტრი შეძლებს არაუმეტეს 1500 ლიტრის გაწმენდას. წყალი. უფრო ზუსტი გამოთვლებისთვის, თქვენ უნდა იცოდეთ ფილტრის ფისის რაოდენობა (მოცულობა) და თქვენი ფისის შრომისუნარიანობა (კათიონური გაცვლის ფისებისთვის, სამუშაო მოცულობა მერყეობს 600-დან 1500 მეკვ/ლ-მდე). ამ მონაცემების ცოდნა, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად გამოთვალოთ დარბილებული წყლის ზუსტი რაოდენობა თქვენი ფორმულების მიხედვით.