Метод основан на последовательном фильтровании воды через Н-катионитовый, ОН-анионитовый фильтры. В Н-катионитовом фильтре, содержащиеся в воде катионы, главным образом кальция и магния, обмениваются на Н^+.

2 Н[К] + Са(НСО₃)₂/ Мg(НСО₃)₂ ↔Са[К]₂/ Мg[К]₂ +2Н₂О +СО₂↑

2 Н[К] + NаСl↔2 Nа[К] + НСl

При пропускании воды после Н-катионитовых фильтров через ОН-анионитовые фильтры анионы образовавшихся кислот обмениваются на ОН^-.

СО₃ [А]₂/НСО₃[А] + Н₂SО₄/НСl ↔ SО₄[А]/ Сl[А]+ СО₂↑ +Н₂О

ОН[А] + НСl ↔ Сl[А]+ Н₂О; 2 ОН[А] + Н₂SО₄↔ SО₄[А]+2 Н₂О.

Образующийся в процессе разложения гидрокарбонатов СО₂(при прохождении через Н0катионит), удаляется в дегазаторе.

В качестве анионитов применяются ионообменные смолы, характеризующиеся термической и и химической стойкостью, рабочей обменной емкостью, фракционным составом. Аниониты подразделяются на сильноосновные, слабоосновные и промежуточные. Сильноосновные имеют активные группы: –N(СН₃)₂ (1); –N(СН₃)₂ *С₂Н₄ОН (2).Матрица – полистирольная. Рабочий диапазон рН от 0 до 12-14. Наиболее применяемые. Ряд селективности:SО₄^-2>NО₃^-> NО₂ ^- > Сl ^- >Н₂СО₃ >Н₃РО₄ >ОН.

Аниониты слабоосновные. Активная группа -NН₂(1); = NН (2); =N (3). Рабочий диапазон рН от 0 до 7-9. Матрица – полистирольная. Ряд селективности: лимонная кислота>Н₂SО₄>Н₃РО₄>НNО₃> НСl>Н₂СО₃ .

Аниониты промежуточной основности. Активная группа -NН₂(1); = NН (2) =N-NR₃; Рабочий диапазон рН от 0 до 8-9.

На ионообменные установки должна подаваться вода, содержащая соли до 3 г/л, сульфаты и хлориды до 5мг/л, взвешенных веществ н/б 2 мг/л, перманганатная окисляемость до 5 мг/л. В соответствии с необходимой глубиной обессоливания проектируются одно, двух и трехступеньчатые установки, но во всех случаях для удаления из воды ионов металлов применяются сильнокислотные катиониты с большой обменной способностью.

Одноступенчатые установки состоят из Н-катионитового, затем ОН - анионитового фильтра со слабоосновной группой и дегазатора для удаления СО2. Остаточное солесодержание такой воды до 20 мг/л. Установки с двухступенчатой схемой обессоливания состоят из Н-катионитового и ОН - анионитового фильтров со слабоосновным анионитом (1ступень), дегазатором, из Н-катионитового и ОН - анионитового фильтра (сильноосновной анионит) 2 ступень. Получают воду с солесодержанием до 0.5 мг/л. В установках с трехступенчатой схемой обессоливания на последней ступени применяют ФСД со смешанной загрузкой катионита и анионита. Н-катионитовый фильтр выводят на регенерацию при снижении кислотности на 20% максимальной, регенерируются серной кислотой с расходом 70-75г/гэкв. Регенерацию анионитового фильтра проводят гидроксидом натрия.

СО₂

3

Одноступенчатая схема ионитового обессоливания воды

1 –подача исходной воды; 2- водород-катионитовые фильтры; 3- дегазатор;

4- промежуточный резервуар; 5-насос; 6- анионитовые фильтры;

7- буферный Nа – катионитовый фильтр

Опреснение воды электродиализом

Основано на том, что в электрическом поле катионы растворимых в воде солей движутся к погруженному в опресняемую воду катоду, а анионы – к аноду. При этом электрический ток в растворе переносится ионами, которые разряжаются на аноде и катоде. Если сосуд с опресненной водой, в который погружены катод и анод, разделить проницаемыми для катионов и анионов перегородками на три части (катодную, рабочую и анодную) и включить постоянный ток, то постепенно большая часть катионов, растворимых в воде солей, будет перенесена электрическим током в катодное, а анионов – в анодное пространство. Находящаяся в рабочем пространстве электродиализаторе вода опресняется. Важным элементом многокамерного электродиализного аппарата является мембрана. Мембраны должны обладать высокой электропроводимостью, селективностью (способностью пропускать ионы с зарядом одного знака) и высоким диффузионным сопротивлением, отличаться достаточной стойкостью и прочностью в воде и рассолах. Ионитовые мембраны разделяются на катионо- и –анионактивные. Первые пропускают в электрическом поле катионы, но не пропускают анионы, вторые – пропускают анионы, но не пропускают катионы.

Метод электродиализа целесообразно применять для опреснения воды с солесодержанием от 2.5 до 10 г/л, получая воду с солесодержанием н/б 500мг/л.

Опреснение воды обратным осмосом

Обратноосмотический метод основан на следующем явлении: если в сосуде между пресной и соленой водой поместить полупроницаемую перегородку, способную пропускать воду и задерживать гидратированные ионы растворимых в воде солей, то можно наблюдать, как пресная вода начинает поступать в отсек с соленой водой. Переток чистой воды происходит вследствие разницы концентрации жидкостей по обеим сторонам перегородки. Разница уровней после установившегося равновесия характеризуется осмотическим давлением растворенного вещества. Процесс самопроизвольного перетекания менее концентрированного раствора в более концентрированный через полупроницаемую перегородку называется осмосом. Таким образом, процесс обратного осмоса основан на перетекании молекул чистой воды из раствора при создании давления, превышающего осмотическое в направлении от раствора к пресной воде через полупроницаемую перегородку. Обратноосмотической обработке подвергаются в основном гомогенные системы – истинные растворы, в которых задерживаемое вещество представлено в виде молекул и ионов. Эффективность обратноосмотического обессоливания воды зависит от удельной производительности мембран q(м³/м²*сут.), которая связана со скоростью фильтрования V соотношением V = 11.6*10^-6q и от способности мембран задерживать какое-либо вещество R.

R = 1 –С_ф/С_о, где С_ф и С_о – концентрации растворенных веществ в исходной и фильтрованной воде.

На обратноосмотической установке можно получать одновременно воды различного качества – от пресной до обессоленной. Обратный осмос по сравнению с дистилляцией наиболее экономичен на установках производительностью до 100 тыс. м³ в сутки, а по сравнению с электродиализом на установках производительностью до 10 тыс. м³ в сутки.