Очищення стічних вод методом іонного обміну

ИОННЫЙ ОБМЕН

Гетерогенный ионный обмен или ионообменная сорбция — это процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы — ионита.

Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), поверхностно-активные и радиоактивные вещества, очищать воду до предельно допустимых концентраций с последующим ее использованием в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катиониты и аниониты, проявляющие соответственно кислотные и основные свойства. Иониты подразделяются на природные и искусственные или синтетические. Практическое значение имеют неорганические природные и искусственные алюмосиликаты, гидроокиси и соли многовалентных металлов; применяются также иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы и лигнина.

Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам — ионообменным смолам.

Различают следующие виды ионитов:

1) сильнокислотные катиониты, содержащие сульфогруппы SO3H и сильноосновные анионы, содержащие четвертичные аммониевые основания;

2) слабокислотные катиониты, содержащие карбоксильные СООН и фенольные группы, диссоциирующие при рН>7, а также слабооснов-ные аниониты, содержащие первичные NH2 и вторичные NH аминогруппы, диссоциирующие при рН<7;

3) иониты смешанного типа, проявляющие свойства смеси сильных и слабых кислот или оснований.

Важнейшим свойством ионитов является их поглотительная способность, так называемая обменная емкость. Полная емкость ионита - это количество находящихся в воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м3 ионита до полного насыщения. Рабочая емкость ионита — это количество находящихся в воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м3 ионита до начала проскока в фильтрат поглощаемых ионов.

При соприкосновении ионитов с водой происходит их набухание за счет осмотических явлений; объем ионитов обычно увеличивается в 1,2—2 раза. На кинетику ионного обмена влияет также величина температуры, концентрация ионов и др;

Характерной особенностью ионитов является их обратимость, т. е. возможность проведения реакции в обратном направлении, что и лежит в основе их регенерации. В табл. 4.4 приведены основные характери-

стики некоторых отечественных катионитов и анионитов, применяемых при обработке сточных вод.