Очистка воды методом ионного обмена

Ионный обмен
Очистка воды, путем изменением ее ионного состава, вплоть до полного удаления растворенных примесей.
Таким образом ионный обмен – удаление из воды ионизированных истинно-растворенных частиц

Ионный обмен
Способность специальных материалов (ионитов) изменять в желаемом направлении ионный состав обрабатываемой воды

Иониты
Представляют собой нерастворимые высокомолекулярные вещества, которые благодаря наличию в них специальных функциональных групп способны к реакциям ионного обмена

Получение ионитов: матрица
Сополимеризация стирола и дивинилбензола
Без дивинилбензола:
практически нерастворимые полистирольные смолы:

Получение ионитов: матрица
Сополимеризация стирола и дивинилбензола
В присутствии дивинилбензола:

Получение ионитов: матрица
Поликонденсация
АН-31: поликонденация эпихлоргидрина и полиэтиленполиамина в присутствии аммиака

Получение ионитов: функциональные группы
Полученную матрицу обрабатывают химическими реагентами (например, серной кислотой) для замещения в бензольных кольцах ионов водорода на специальные функциональные группы, которые способны к диссоциации в растворах:
-SO3H ⭤ -SO3- + H+
-NH2 + H+ ⭤ -NH3+

Структура элемента ионита
1 – матрица; 2 – потенциалообразующие фиксированные ионы; 3 – ионы диффузного слоя (противоионы)

Структура элемента ионита

Обозначения
RNa:
R– – матрица с фиксированным ионом
Na+ – обменный ион (противоион)
ROH:
R+ – матрица с фиксированным ионом
OH– – обменный ион (противоион)

Типы ионитов
Катиониты
обмен положительно заряженными частицами
RNa, RH
Аниониты
обмен отрицательно заряженными частицами
RCl, ROH

Функциональные группы
Катиониты
остаток серной кислоты – сульфогруппа:
- SO3H (сильнокислотная)
карбоксильная группа:
- COOH (слабокислотная)

Функциональные группы
Аниониты
аминогруппа:
- NH2 (слабоосновная/низкоосновная)
иминогруппа:
- NH (слабоосновная/низкоосновная)
группы четырехзамещенного аммониевого основания:
- NR3OH (сильноосновная/высокоосновная)
где R – CH3, C2H5 и т.д.

Реакции ионного обмена
Катионирование
2RNa + Са2+ + 2Cl– ⭤ R2Ca + 2Na+ + 2Cl–
Анионирование
2ROH + Са2+ + 2Cl– ⭤ 2RCl + Ca2+ + 2OH–

Анимация ионного обмена

Характеристики
реакций ионного обмена
Эквивалентность обмена ионов: сколько «зарядов» ионов задержали, столько же «зарядов» отдали в воду
Обратимость: возможность направления реакции в обратную сторону, т.е. регенерация дорогостоящего ионита
Селективность: преимущественная адсорбция одних ионов по сравнению с другими

Эквивалентность обмена ионов
Понижение концентрации какого-либо иона в растворе в результате его удержания ионитом сопровождается эквивалентным повышением концентрации другого иона, поступающего в раствор из ионита, что является следствием закона электронейтральности. Использование этой закономерности позволяет рассчитывать массовые концентрации примесей в системе "ионит - раствор".

Обратимость обмена ионов
Позволяет многократно использовать дорогостоящие иониты в технологии обработки воды:
2RNa + Са2+ + 2Cl– ⭤ R2Ca + 2Na+ + 2Cl–
После замены катионов Na+ в катионите ионами Ca2+ (прямая реакция) осуществляют обратный процесс – регенерацию, приводящую к восстановлению способности катионита извлекать из обрабатываемой воды ионы Ca2+.

Преимущественная адсорбция (селективность)
Причина – различие в величине Кулоновских сил, действующих между матрицей с фиксированным ионом и противоионами в растворе
Факторы:
величина заряда
эффективное расстояние между зарядами: радиус самого иона и количество молекул воды
(rH2O = 0.276 нм) вокруг ионов (гидратация)

Заряд иона
Возрастание заряда – увеличение величины Кулоновских сил
Na+ < Mg2+ < Al3+

Радиусы и гидратация ионов щелочноземельных металлов
Селективность:
Mg2+ < Ca2+ < Sr2+ < Ba2+

Основной ряд селективности
Катионирование
Li+ < Na+ < K+ = NH4+ < Cs+ < Mn2+ < Mg2+ < Zn2+ < Ca2+ < Sr2+ < Ba2+ < Al3+
Анионирование
F- < OH- < Cl- < H2PO4- < NO3- < I- < SO42-.

Коэффициент селективности
- количественная мера селективности:
где q и C – эквивалентные концентрации обменивающихся ионов A и B в ионите и в растворе

Коэффициент селективности зависит от:
типа ионита
концентрации ионов
природы адсорбируемых ионов
температуры

Определение коэффициента селективности
по изотерме адсорбции
ось абсцисс – относительная концентрация примесей A и B в растворе
ось ординат – относительная концентрация примесей A и B в ионите

Скорость ионного обмена
Процессы:
диффузия ионов внутри зерна
диффузия в пленке

Определяющий (медленный) процесс
высокие концентрации ионов в растворе (более 0,2 мг-экв/л) – внутридиффузионная кинетика
(диффузия ионов внутри зерна)
низкие концентрации ионов в растворе (природные воды с солесодержанием менее 1 г/л) – внешнедиффузионная кинетика
(диффузия в пленке)

Фронт фильтрования
a – истощенный ионит
b – зона ионного обмена
(фронт фильтрования)
c – свежий ионит

Типы фронтов фильтрования
Острый (переносится параллельно). Адсорбируемый ион обладает большей селективностью, чем тот, который есть на ионите
Размытый (диффузный)
Адсорбируемый ион обладает меньшей или равной селективностью, чем тот, который есть на ионите

Фронт фильтрования и выходная кривая фильтрования
1 – диффузный слой фильтрования; 2 – выходная кривая при диффузном фронте; 3 – острый фронт фильтрования; 4 – выходная кривая при остром фронте; x – высота слоя ионита; t - время работы фильтра

Ионный обмен
Технологические свойства ионитов

Физические свойства
гранулометрический состав (размер зерен)
насыпная масса
механическая прочность
структура ионита
степень набухания в водных растворах

Гранулометрический состав
Крупность зерен промышленных ионитов находится в пределах от 0,3 до 1,5 мм
До 80% объема ионитов представлено зернами диаметром от 0,5 до 1,0 мм
Гранулометрический состав определяет отсутствие выноса мелких фракций при взрыхляющей промывке
Влияет на скорость ионного обмена
Влияет на перепад давлений на ионитном фильтре

Насыпная масса ионита
Различают в воздушно-сухом (gC) состоянии и во влажном (gB) состоянии
Степень набухания:
kн = gC/gB
Для промышленных ионитов степень набухания
от 1.1 до 1.9

Механическая прочность и осмотическая стабильность
Влияет на потери ионита в течение нескольких лет его эксплуатации. Годовой износ отечественных ионитов, используемых в различных установках для очистки природных вод и конденсатов, колеблется от 10 до 35%

Макропористые иониты
гелевый
макропористый

Химические свойства
химическая стойкость
сила кислотности (для катионитов) или основности (для анионитов)
полная и рабочие обменные емкости
удельный расход реагентов и отмывочной воды при заданной глубине удаления из воды поглощаемых ионов
термическая и радиационная стойкость

Сила кислотности
Сильнокислотные катиониты (например, КУ-2-8) осуществляют обмен ионов практически при любых значениях pH среды.
Слабокислотные функциональные группы в кислой среде практически остаются в недиссоциированном состоянии, их применяют при pH >> 7

Сила основности
Сильноосновные (высокоосновные) аниониты вступают в обменные реакции с анионами как сильных, так и слабых кислот в широкой области значений pH
Слабоосновные (низкоосновные) аниониты работоспособны лишь в кислых средах и могут осуществлять ионный обмен только с анионами сильных кислот (Cl-, SO42-, NO3-).

Полная обменная емкость
Полная обменная емкость – количество функциональных групп, привитых к иониту

Рабочая обменная емкость
Количество групп, эффективно участвующих в ионном обмене

Рабочие обменные емкости

Термическая и радиационная устойчивость
Разрушение матрицы ионита или отщепление функциональных групп от каркаса ионита, что приводит к потери обменной емкости и загрязнению фильтрата продуктами разложения ионитов.
Температурный предел длительного использования: для катионита КУ-2-8 - 100°C, для анионита АВ-17 - 40°C.

Органопоглощение
Аниониты подвергаются постепенному необратимому загрязнению органикой с большой молекулярной массой, что приводит:
к снижению рабочей обменной емкости анионитов
увеличению расхода реагентов
увеличение расхода воды на собственные нужды
увеличение солесодержания обессоленной воды

Механизмы органопоглощения
Электростатическое взаимодействие
Межмолекулярное притяжение (силы Ван-дер-Ваальса)

Электростатическое взаимодействие
Аналогично тому взаимодействию, что происходит при обычном ионном обмене

Межмолекулярное притяжение
Происходит между ароматическими циклами, входящими в состав структуры анионита и молекулы органических загрязнений
Различие на основе химического типа матрица анионита:
на основе стирола – гидрофобные свойства
на основе акрила – гидрофильные свойства
Для последнего – прослойка воды снижает межмолекулярные силы, что приводит к большему возможному загрязнению органикой

Предельная органопоглащающая способность анионитов
сильноосновный анионит гелевого типа (полистирол): 0,25 г·О2/дм3
сильноосновный анионит макропористого типа: (полистирол): 1,0 г·О2/дм3
слабоосновный анионит гелевого типа (полиакрил): 6,0 г·О2/дм3

Ионный обмен
Технологии ионного обмена
(02.11.2011)

Два типа процессов ионного обмена
катионирование (удаление замена положительно заряженных ионов)
анионирование (удаление замена отрицательно заряженных ионов)

Катионирование
Процессы:
H-катионирование
Na-катионирование
Аппараты:
H-катионитный фильтр
Na-катионитный фильтр
Фильтрат:
H-катионированная вода
Na-катионированная вода

Анионирование
Процессы:
OH-анионирование
Аппараты:
ОH-анионитный фильтр
Фильтрат:
OH-анионированная вода

Типы обработок воды
Na-катионирование
H-катионирование и OH-анионирование
H-Na-катионирование

Na-катионирование
Умягчение воды (снижение содержания Ca2+, Mg2+)
Реакции:
2RNa + Ca2+ ⭤ R2Ca + 2Na+
2RNa + Mg2+ ⭤ R2Mg + 2Na+
Остаточная жесткость:
5 - 10 мкг-экв/дм3

Na-катионирование
Анионный состав: без изменений
Ca(HCO3)2 + 2NaR → R2Ca + 2NaHCO3
В котле при более высоких температурах:
2NaHCO3 + H2O → Na2CO3 + CO2­ + H2O
Na2CO3 + H2O → 2NaOH + CO2
что может вызвать щелочную коррозию

Недостатки Na-катионирования
Щелочность (HCO3–, CO32–) не снижается
Увеличение массового солесодержания:
MэNa = 23 г/г-экв
MэCa = 20 г/г-экв
MэMg = 12 г/г-экв
Ионный обмен:
1 г-экв Na = 1 г-экв Ca = 1 г-экв Mg

Применение Na-катионирования
подпитка теплосети
добавочная вода для котлов низкого и среднего давлений при сравнительно низкой щелочности исходной воды

Выходная кривая жесткости при Na-катионировании

Регенерация катионита
при Na-катионировании
6-10% NaCl
R2Ca + nNa+ ⭤ 2RNa + Ca2+ + (n - 2)Na+
R2Mg + nNa+ ⭤ 2RNa + Mg + (n - 2)Na+
где n – избыток ионов Na+ по сравнения со стехиометрическим

Влияние расхода NaCl на регенерацию

Регенерация на практике
n = 2.4 г-экв Na+ /г-экв Ca+, Mg+ = 140 г NaCl/г-экв
на 1 задержанный г-экв Ca+, Mg+ в сточных водах:
1,4 г-экв Na+
2,4 г-экв Cl–
скорость: 4–6 м/ч

Типы регенераций

Двухступенчатое Na-катионирование
n1 = 1.8 - 2.4 г-экв/г-экв
n2 = 6–7 г-экв/г-экв
Жост1 = 0,1 мг-экв/дм3
Жост2 = 0,05–0,01 мг-экв/дм3

H-катионирование
Удаление всех катионов из воды
Реакции:
2RH + Ca2+ ⭤ R2Ca + 2H+
2RH + Mg2+ ⭤ R2Mg + 2H+
RH + Na+ ⭤ RNa + H+

H-катионирование
Анионный состав: снижение содержания анионов слабых кислот:
H+ + HCO3– ⭤ CO2 + H2O
CH+ = (ΣАн - СHCO3-)исх = (СSO42- + CCl-)исх

Распределение ионов по высоте

Изменение качества H-кат. воды
при работе H-кат. фильтра
Полное поглощение
всех катионов
«а» – проскок Na+
«e» – проскок
жесткости
b, d – конц. Na+исх
f – Жоисх

Режимы работы H-кат. фильтра
до точки «a» –
обессоливание
до точки «e» –
умягчение

Регенерация H-кат. фильтров
Любой сильной кислотой (создание высокой концентрации H+)
H2SO4
HCl
HNO3

Реакции при регенерации H-кат. фильтров
R2Ca + nH+ ⭤ 2RH + Ca2+ + (n - 2)H+
R2Mg + nH+ ⭤ 2RH + Mg2+ + (n - 2)H+
RNa + nH+ ⭤ RH + Na+ + (n - 1)H+.

Регенерация с использованием H2SO4
+ недорогой реагент
+ концентрированная H2SO4 некоррозионноактивна
– может быть загипсовывание: Ca2+ + SO42– → CaSO4
Мероприятия:
концентрация регенерационного раствора 1,0–1,5%
скорость подачи регенерационного раствора – не менее 10 м/ч (для 1,5% раствора)

Удельный расход H2SO4

Виды регенераций

Противоточная регенерация
фильтры с верхним вводом обрабатываемой воды при блокировке слоя ионита от расширения при регенерации подачей сверху воды или части регенерационного раствора (ФИПр, ФИПР-2П)
фильтры с очисткой воды в направлении снизу вверх, а регенерационного раствора сверху вниз (типа Амберпак)
фильтры с подачей воды сверху вниз, а регенерационного раствора снизу вверх (типа Апкоре).

Отечественные ФИПр, ФИПр-2П
сокращение количества фильтров в 2 – 2,5 раза
сокращение расхода воды на собственные нужды в 2 – 3 раза
сокращение расхода реагентов на 20 – 30%
сокращение объема загружаемых в фильтры ионитов в 1,8 раза

Результаты перехода на противоточные фильтры

Результаты перехода на противоточные фильтры

ФИПр (справа)
и ФИПа (снизу)

ФИПр-2П
1 – подвод исходной воды;
2 – отвод фильтрата или отработанного регенерационного раствора и отмывочной воды;
3 – подвод исходной воды или отвод фильтрата;
4 – подвод регенерационного раствора;
5 – подвод воды для взрыхления;
6 – подвод регенерационного раствора и отмывочной воды;
7 – подвод отмывочной воды;
8 – отвод отработанного регенерационного раствора и отмывочной воды;
9 – дренаж;
10 – подвод взрыхляющей воды, дренаж

Сравнение стоимости фильтров
ФИПа-I-3,0-0,6: 301 700 руб./шт.
ФИПр – 3,0-0,6: 1 221 600 руб./шт.

Фильтр с погруженной коллекторной системой (ФИПр)

Недостатки фильтров с погруженной коллекторной системой
неполное использование объема фильтра;
вероятность механических повреждений среднего распределительного устройства в результате разбухания и усадки смолы;
необходимость использования вспомогательного оборудования;
высокое потребление воды или воздуха;
необходимость больших затрат времени и труда для осуществления регенерации;
необходимость периодической промывки фильтра обратным потоком

Фильтры с блокировкой инертной массой

Недостатки фильтров с блокировкой инертной массой
необходимость использования дополнительного оборудования и средств управления для переноса инертной массы;
необходимость дополнительного регулирования объема инертной массы для поправки на изменение объема смолы;
неполное использование активного объема фильтра;
наличие большого объема неактивной смолы;
необходимость периодической промывки фильтра обратным потоком

Система с уплотненным слоем (Швебебед)
Фильтры с плавающим слоем и противоточной регенерацией в направлении сверху вниз.
Разработаны фирмой "Bayer AG" и запатентованы в 1963 г. под названием "Швебебед«. После окончания действия патента, доработан фирмами "Ром энд Хаас" и "Пьюролайт" и продвигается ими на рынке под названием "Амберпак" и "Пьюропак".

Система с уплотненным слоем (Швебебед)
высокая степень использования объема фильтра
малая продолжительность цикла регенерации

Недостатки системы с уплотненным слоем (Швебебед)
Использование только монодисперсных ионитов, например, типа Амберджет
Слой ионита при работе фильтра всегда должен быть прижат к верхней дренажной системе для предотвращения перемешивания загрузки. Поэтому скорость фильтрования может колебаться в пределах от 10 – 20 до максимальной 40 – 50 м/ч. При меньшей скорости слой может оседать и перемешиваться, то же происходит при выводе фильтра из работы
В связи с отсутствием требуемого объема для расширения ионита при его взрыхлении, часть или весь ионит периодически переводится во вспомогательную колонку (емкость) для проведения взрыхления
Во избежание чрезмерного повышения перепада давления при работе фильтра такого типа за счет проникновения взвешенных веществ в нижнюю часть зажатого слоя и ионитной мелочи в верхнюю часть слоя при оседании ионита содержание грубодисперсных и коллоидных примесей в обрабатываемой воде должно быть сведено к минимуму, что определяет необходимость проведения тщательной предварительной подготовки воды.
фильтрование сквозь слой большой высоты приводит к накоплению взвешенных твердых частиц;
система требует обязательного использования ловушек для смолы во избежание механического уноса ее мелких частиц

Подача воды сверху вниз:
система UP.CO.RE
Предложена компанией Esmil и лицензирована в Dow Chemical под название UP.CO.RЕ. (Up flow Countercurrent Regeneration)

Рабочий цикл UP.CO.RE.
фильтрование исходной воды в режиме обессоливания сверху вниз со скоростью до 40 м/ч;
взрыхление с одновременным прижатием ионита к верхнему РУ при подаче обессоленной воды снизу вверх со скоростью потока 30 – 40 м/ч продолжительностью 3 – 5 мин;
регенерация ионитов 1 – 3%-ным раствором кислоты и 4%-ным раствором щелочи снизу вверх со скоростью потока 10 м/ч в течение 30 – 40 мин;
отмывка ионитов от остатков регенерационного раствора в том же направлении со скоростью 10 м/ч в течение 30 мин.
осаждение слоя ионита в течение 10 мин;
отмывка ионитов сверху вниз со скоростью 20 – 30 м/ч в течение 30 – 40 мин исходной водой

Особенности работы зарубежных противоточных систем
работоспособность зарубежных противоточных фильтров может быть гарантирована только при использовании дорогостоящих монодисперсных ионитов определенного типа
реконструкция отечественных параллельноточных фильтров в противоточные системы требует изменения конструкции дренажно-распределительных устройств;
при использовании лучевых конструкций для верхних ДРУ в фильтре d = 3,4 м создается "мертвый" объем, для заполнения которого будет израсходовано около 6,0 м3 инерта, стоимость которого соизмерима со стоимостью монодисперсной анионообменной смолы;
загрузка противоточных фильтров ионитами практически на всю его высоту не оставляет свободного объема для проведения взрыхляющей промывки в свободном пространстве, что предъявляет жесткие требования к качеству осветленной воды по содержанию грубодисперсных примесей, предельная концентрация которых не должна превышать 1 мг/дм3
организация противоточного обессоливания в одну ступень снижает надежность получения фильтрата требуемого качества, а быстрое нарастание проскоковых концентраций ионитов Na+ или SiO32- в обессоленную воду требует организации прецезионного химического контроля;
построение схемы обессоливания в виде цепочки из Н- и ОН- фильтров с полной загрузкой их ионитами приводит к недоиспользованию обменной емкости одного из фильтров, так как регулирование равной продолжительности фильтроциклов изменением высоты слоя ионитов исключается в соответствие с технологией "зажатия" слоя ионитов в противоточных фильтрах зарубежной конструкции;
эффективное использование противоточных фильтров требует более высокой культуры их эксплуатации, строгого соблюдения технического регламента, оснащения установок разнообразными автоматическими приборами для контроля физических и химических параметров, включенных в систему автоматизации процессов управления установкой.

OH-анионирование
Замена всех анионов из воды на OH–
Реакции:
2ROH + SO42– ⭤ R2Ca + 2OH–
ROH + Cl – ⭤ RCl + OH–
Избыток OH– – высокий pH:
H2CO3 + OH– ⭤ H2O + HCO3–
H2SiO3 + OH– ⭤ H2O + HSiO3–
И тогда (только высокоосновные аниониты):
ROH + HSiO3– ⭤ RHSiO3 + OH–
ROH + HCO3– ⭤ RHCO3 + OH–

Разделение на две ступени
Слабоосновный анионит в A1: удаление SO42- и Cl-
Высокоосновный анионит в A2: HCO3- и HSiO3-

Регенерация OH-анион. фильтров
4% раствором NaOH
RCl + nOH- ⭤ ROH + Cl - + (n - 1)OH-
R2SO4 + nOH- ⭤ 2ROH + SO42- + (n - 2)OH-
RHCO3 + nOH- ⭤ ROH + HCO3- + (n - 1)OH-
RHSiO3 + nOH- ⭤ ROH + HSiO3- + (n - 1)OH-

Избыток NaOH
A1: n = 2
A2: n = 10-20

Удаление HSiO3-
H2SiO3 более слабая, чем H2CO3 и диссоциирует только после полного удаления H2CO3
Поэтому устанавливают декарбонизатор
CCO2 =4-5 мг/дм3

Фильтры смешанного действия
Загрузка: смесь (от 2:1 до 1:2)
сильнокислотного катионита
и сильноосновного анионита
Снижение противоионного эффекта
Остаточная удельной
электропроводимость
менее 0,2 мкСм/см

Ионный обмен
Оборудование ионитной части ВПУ
23.11.2011

Номенклатура ионитных фильтров
ФИПа I - фильтры ионитные параллельно-точные первой ступени;
ФИПа II - фильтры ионитные параллельно-точные второй ступени;
ФИПр - фильтры ионитные противоточные; ФИПр-2П - фильтры ионитные двухпоточно-противоточные;
ФИСДНр - фильтры ионитные смешанного действия с наружной (выносной) регенерацией;
ФИСДВр - фильтры ионитные смешанного действия с внутренней регенерацией;
ФР - фильтры регенераторы для ФИСД с наружной регенерацией

Наименование ионитных фильтров
ФИПа-I-3,4-0,6
где:
ФИПа-I – фильтр ионитный параллельно-точный первой ступени
3,4 – диаметр фильтра (1,0; 1,4; 2,0; 2,6; 3,0; 3,4 м)
0,6 – рабочее давление, МПа

ФИПа-I

ФИПа-II

Нижние дренажно-распределительные устройства
щелевые колпачки "ТЭКО-ФИЛЬТР" (справа)
щелевые дренажные
устройства ТКЗ
желобкового типа (снизу)

Фильтры смешанного действия
Внутренняя регенерация
1 – подвод обрабатываемой воды; 2 – подвод регенерационного раствора щелочи; 3 – подвод обессоленной воды; 4 – спуск в дренаж; 5 – выход фильтрата; 6 – подвод регенерационного раствора кислоты; 7 – подвод сжатого воздуха; 8 – средняя дренажная система; 9, 10 – верхняя и нижняя дренажные системы

ФСД с наружней регенерацией
I – фильтр смешанного действия; II – первый фильтр-регенератор; III – второй фильтр-регенератор; 1 – подвод турбинного конденсата на обработку; 2 – отвод очищенного конденсата; 3 – подвод регенерационного раствора H2SO4; 4 – подвод регенерационного раствора NaOH; 5 – подвод сжатого воздуха; 6 - сброс на нейтрализацию стоков; а – конденсат; б – воздух; в – гидроперезагрузка ионитных материалов; г – дренаж; д – задвижка с приводом; е – клапан шланговый; ж – задвижка или вентиль

Ионный обмен
Технологические схемы ионитных установок

Na-катионирование
2RNa + Ca2+ ⭤ R2Ca + 2Na+
2RNa + Mg2+ ⭤ R2Mg + 2Na+
Недостатки: щелочность (HCO3– – без изменений)

Н-катионирование с "голодной" регенерацией
Используется слабокислотный катионит (сульфоуголь) на основе карбоксильных (COOH) функциональных групп:
2RCOOH + Ме(HCO3)2 ⭤ 2RCOOМе + 2Н2СО3
На выходе: щелочность 0,4-0,7 мг-экв/дм3
БУФ – буферный фильтр для выравнивания углекислотного равновесия

Na-катионирование с дозированием кислоты
Дозируется H2SO4:
2NaHCO3 + H2SO4 ? Na2SO4 + CO2 + H2O
CO2 удаляется в декарбонизаторе (Д)

Параллельное H-Na-катионирование
Условия:
Жк > 0.5 · Жо
суммарная концентрация анионов сильных кислот менее 7 мг-экв/дм3
Баланс точки смешения:
(1 - x) · CHCO3– – x · (CSO42– + CCl-) = Щост = 0,3-0,5(мг-экв/л)

Последовательное
H-Na-катионирование
Аналог предыдущего,
но отключение H1
производится
не по проскоку жесткости,
а при повышении щелочности до 0,7-1,0 мг-экв/л

Совместное H-Na-катионирование
сумма анионов сильных
кислот в обрабатываемой
воде не превышает
3,5 - 5.0 мг-экв/л
Щост = 1.0 - 1.3 мг-экв/л
Преимущества: отсутствуют кислые стоки

Na-Cl-ионирование

Подготовка химически обессоленной воды
частичное химическое обессоливание
глубокое химическое обессоливание
полное химическое обессоливание

Частичное химическое обессоливание
Барабанные котлы низкого и среднего давлений

Глубокое химическое обессоливание
Барабанные котлы среднего, высокого и сверхвысокого давления

Полное химическое обессоливание
Прямоточные котлы и ядерные реакторы
Кремнекислота – менее 10 мкг/л