ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Катионообменные материалы из "Очистка воды для промышленных предприятий " Имеются два основных класса ионообменных материалов ка-тионо- и анионообменные, соответствующие двум основным процессам ионного обмена — катионитовому и анионитовому. Кроме того, существует ряд специальных материалов несколько иного характера, которые рассматриваются ниже. [c.95] Катионообменные материалы могут иметь неорганическую или органическую структуру. [c.95] Некоторые природные глины были первыми материалами, в которых обнаружили ионообменные свойства. [c.95] Неорганические материалы. Кроме упомянутых выше глии неорганические материалы включают силикатные минералы, известные как цеолиты глауконит, структура которого представляет собой нечто среднее между структурой глин и цеолитов, является единственным широко применяемым материалолм этого класса. К неорганическим катионообменным материалам относятся также синтетические силикатные соединения, состав которых напоминает состав цеолитов. Строго говоря, термин цеолит должен применяться только по отношению к естественным минералам. [c.95] Глаукониты. Гидратированные алюмосиликаты различного состава, содержащиеся в глауконитовом песке, — глаукониты — имеют жесткую алюмосиликатную анионную решетку с достаточно большими каналами, допускающими диффузию катионов. Практически такая диффузия в основном происходит в тонком поверхностном слое материала, поэтому обменная способность глауконитов зависит от площади поверхности, а следовательно, от размера зерен материала. [c.96] Эти материалы пригодны только для Ыа-катионирования и не должны использоваться в кислой среде или регенерироваться кислыми растворами, которые их разрушают. [c.96] В щелочных растворах они способны терять двуокись кремния из алюмосиликатных соединений кроме того, на поверхности зерен материала может образоваться слой твердых отложений карбоната кальция. Поэтому глаукониты следует применять только в тех случаях, когда значение рН = 6 - 8. Их не следует использовать при температурах выше 30° С, в противном случае может быть потеряно большое количество материала нельзя также допускать замерзания воды внутри зерен во избежание их разрушения. [c.96] Если содержание кремниевой кислоты в исходной воде составляет менее 12 мг л, то небольшое ее количество может перейги из глауконита в воду с другой стороны, если содержание кремниевой кислоты превышает 20 лг/л, она может осесть на зернах материала. Находящиеся в воде коллоидные формы соединений железа, алюминия или марганца также способны к осаждению, причем они с трудом поддаются удалению без повреждения структуры материала, а поэтому их следует извлекать из воды перед ее обработкой. Рост биологического обрастания смолы может уменьшить эффективность и обменную емкость глауконитов лучше всего они удаляются путем обработки материала разбавленным раствором гипохлорита с последующей обратной промывкой. Обменная способность глауконитов обычно невысока, но у материалов, подвергаемых иногда химической обработке, этот показатель значительно повышается. [c.96] Кривая истощения глауконитов относится к типу кривых, имеющих ясно выраженную точку проскока. [c.96] Глаукониты относятся к прочным материалам, и в нормальных эксплуатационных условиях их потери от механического истирания получаются очень небольшими. Объемный вес этих материалов высок по сравнению с другими, поэтому унос частиц в результате колебаний скорости течения воды при обратной промывке обычно незначителен. [c.96] Искусственные силикатные гели следует применять только для Ыа-катионирования, так как они очень легко разрушаются под действием сильных кислот и щелочей. Изготовители этих материалов обычно рекомендуют их использовать для умягчения воды при значениях pH = 6,8 н-8. Допускаемый температурный интервал, как и для глауконитов, находится в пределах от О до 30° С. Если кремнесодержание исходной воды будет ниже 12 мг л, то может произойти выделение кремниевой кислоты из ионообменного материала. Влияние находящихся в коллоидном состоянии соединений железа, алюминия и магния будет таким же, как и для глауконитов. Приостановить рост биологического обрастания можно обработкой разбавленным раствором гипохлорита. [c.97] Для искусственных силикатных материалов потери от истирания обычно получаются большими, чем для природных глауконитов. Интенсивность истирания для разных материалов получается различной, но характерными будут, по-видимому, потери от 1 до 3% в год. [c.97] Объемный вес искусственных силикатных материалов меньше, чем природных глауконитов, поэтому потери от уноса в результате изменений скорости течения воды при обратной промывке могут быть более высокими (при таком же размере частиц). Искусственные силикатные ионообменные материалы предпочитают глауконитам (благодаря их большей обменной емкости). [c.97] При длительном использовании искусственных силикатных ионообменных материалов их эксплуатационные качества могут снизиться, но иногда эти качества удается улучшить следующими способами 1) промывкой раствором уксусной кислоты 2) последовательной обработкой растворами поваренной соли, каустической соды, силиката натрия и квасцов 3) дроблением для образования новых поверхностей для использования обычно считают приемлемым только тот материал, который полностью проходит через стандартное сито с диаметром отверстий 1,2 мм и остается на сите с диаметром отверстий 0,3 мм. [c.97] Для некоторых ионообменных материалов, полученных из угля, рекомендуемая максимальная температура при применении их в качестве Н-катионита достигает 95° С, но при Ыа-катионк-ровании рабочая температура не должна превышать 30° С. [c.98] Находяш иеся в коллоидном состоянии соединения железа, алюминия или магния способны сорбироваться на поверхности ионообменного материала, снижая обменную емкость. При применении материала, полученного из природного сырья, в результате отложения хлопьевидной гидроокиси алюминия наблюдалось снижение обменной емкости на 35%. Осадки такого рода могут быть удалены промывкой кислотой. Взвешенные органические вещества, способные сорбироваться на материале, перед обработкой воды следует отфильтровать. Иногда на поверхности материала наблюдается рост биологических обрастаний. В этом случае материалы не должны хлорироваться, так как они окисляются свободным хлором уже при его содержании, превышающем несколько долей миллиграммов на 1 л. [c.98] Употребление щелочных растворов гипохлорита натрия для этих ионообменных материалов также является нежелательным в противоположность неорганическим силикатным материалам. [c.98] Сульфированные угли относятся к прочным материалам и обычно имеют малые потери от истирания. Но так как их плотность ниже, чем глауконитов, при недостаточном контроле за интенсивностью взрыхлений могут произойти большие потери материала за счет уноса. [c.98] Сульфированные полистирольные смолы могут быть применены в сильнокислых или щелочных растворах при температурах до 95° С и в нейтральных растворах при температурах примерно до ПО—120° С. Считают, что при высоких температурах как кислород, так и хлор могут вызвать повреждение материала, и поэтому оба газа следует удалить из воды до ее обработки. Смолы обладают очень высокой стойкостью по отношению к механическому истиранию. [c.99] Полистирол имеет молекулярные цепи с поперечными связями, которые в процессе полимеризации связываются дивинил-бензолом или другим подобным ему соединением, образуя трехмерную структуру после этого производится сульфирование для введения в бензольное кольцо сульфогруппы. Степень образования поперечных связей можно легко менять путем изменения количества применяемого дивинилбензола в промышленных ионообменных смолах содержание дивинилбензола составляет обычно 3—10%. Полимеризация проводится таким образом, что смола получается в виде сферических гранул, обладающих хорошими гидравлическими характеристиками. [c.99] Вернуться к основной статье