Жесткость воды

  Умягчение воды производится путем ее контактирования с сильнокислотным катионитом в Na-форме, в результате чего из воды извлекаются катионы Ca2+ и Mg2+ и замещаются ионом Na+. Солесодержание воды при этом практически не меняется, поскольку катионы кальция, имеющие вес 1 мг-экв/л, равный 20, замещаются катионом натрия с весом 1 мг-экв/л, равным 23. Поскольку анионный состав не меняется, раствор остается практически нейтральным. Щелочность воды и рН может увеличиться на 0,1-0,2 единицы, в зависимости от содержания солей жесткости в исходной воде.

  Принципиальная схема установки умягчения воды практически аналогична механической. Принципиальное отличие установок умягчения состоит в наличии системы приготовления соли и его подачи в фильтр.

  Рядом с корпусом фильтра устанавливается бак-солерастворитель. Солерастворитель представляет собой емкость, обычно с ложным дном, в которую загружается запас гранулированной (таблетированной) соли. Во время рабочего цикла в бак подается необходимое количество умягченной воды. Это количество регулируется временем заполнения и клапаном уровня. За время очистки воды происходит растворение соли с образованием насыщенного раствора концентрацией 20-26%. Блок управления снабжен эжектором для подсоса солевого раствора при регенерации, обеспечивающим достаточно стабильное соотношение вода : раствор соли = 2:1 при разном давлении питающей воды. При включении регенерации засасывается насыщенный раствор и разбавляется до 8-10%.  

  Блок управления в таких системах умягчения воды, в отличие от аналогичных для механических фильтров, содержит дополнительные клапаны для заполнения солерастворителя и эжектор для засоса солевого раствора. Регенерация может производиться по истечении заданного промежутка времени или после пропуска определенного количества очищенной воды. Второй вариант предпочтителен. Для его реализации в блоке управления устанавливается счетчик количества пропущенной воды. При наладке установки определяют объем воды, который может умягчить фильтр. Его вводят в блок управления, и регенерация каждый раз проводится, когда фильтр обработает заданное количество воды. Это позволяет обеспечивать постоянное высокое качество умягчения при минимальном расходе соли.

  Для крупных установок умягчения воды солерастворитель или узел мокрого хранения соли устанавливается единый на все фильтры. Использование в установках умягчения воды таких узлов позволяет использовать обычную соль, что дает существенную экономию.

  Компанией «Контур-Аква» для умягчения воды применяются установки серий SPF(T) в таймерном исполнении и SPF(M) в механическом исполнении (со встроенным водосчетчиком).

  Крупногабаритные фильтры оснащают либо индивидуальной запорной арматурой на всех линиях реагентов, либо многоходовыми клапанами с электро-, гидро- или пневмоприводом.

  Для организации непрерывного умягчения воды параллельно устанавливаются несколько фильтров, минимально — два в параллели, один из которых работает, а второй в это время регенерируется. После одной ступени умягчения не удается снизить жесткость ниже 0,05 мг-экв/л, а т.к. для многих процессов в теплоэнергетике требуется меньшая жесткость, то в этих случаях очистку ведут последовательно в двух фильтрах, называемых первой и второй ступенью умягчения.

  Для умягчения воды со снижением щелочности используется Na-Cl-ионирование. Оно основано на применении для очистки воды катионита в Na-форме и анионита в Cl-форме.

   Другими путями являются умягчение воды методами H-Na-катионирования (параллельным или последовательным), Н-катионирования с нейтрализацией, Н-катионирования с голодной регенерацией на сильно- или слабокислотном катионите.

  Эти способы позволяют помимо умягчения воды добиться снижения щелочности и уменьшения солесодержания.

  Промывка фильтров Н-катионирования осуществляется раствором кислоты, поэтому их корпуса должны быть выполнены либо из полимеров, либо иметь кислотостойкое покрытие. Все клапана системы или блока управления также должны быть кислотостойкими. Использование кислостойких покрытий позволяет увеличить срок службы утановок умягчения воды.

  В современных автоматизированных конструкциях используются пластиковые корпуса, аналогичные корпусам установок умягчения и механической фильтрации. В отличие от установок умягчения, в расходную емкость заливается готовый раствор кислоты необходимой концентрации. Как правило, применяется соляная кислота. В установках умягчения со стандартными блоками управления используется кислота с концентрацией 10-15%. В специально создаваемых промышленных установках для умягчения воды, имеющих собственное реагентное хозяйство и систему приготовления и подачи кислоты, применяется товарный продукт.

        Нанофильтрацией;

   В основе очистки воды методом нанофильтрации, в отличии от очистки воды с применением сильнокислотного катионита, лежит физический процесс, известный как обратный осмос. Если при осмосе вода, разделяемая на две части полупроницаемой перегородкой, равномерно распределяется и содержит одинаковое количество растворенных веществ, то при обратном осмосе дело обстоит иначе: вода при нанофильтрации разделяется на две неравные части, каждая из которых содержит разные доли растворенных веществ — меньшая часть будет представлять собой концентрированный солевой раствор, а большая — кристально чистую воду.

    При нанофильтрации воды через полупроницаемую мембрану используется давление, которое позволяет обращать осмос и отделять растворенные вещества от чистой воды. В результате приложения давления молекулы воды продавливаются сквозь полупроницаемую мембрану, в то время как более крупные молекулы веществ с отличными от молекул воды свойствами остаются с обратной стороны мембраны. 

   Механизмом переноса молекул воды чрез полупроницаемую мембрану при нанофильтрации является активированная диффузия — процесс, при котором два смежных вещества под воздействием давления соединяются на молекулярном уровне,  в результате при нанофильтрации молекулы воды проходят сквозь мембрану и отделяются от нее с обратной стороны.

   Селективность полупроницаемых мембран, используемых для нанофильтрации воды, обуславливается особенностями их строения и составом, таким образом полупроницаемые мембраны для нанофильтрации воды пропускают только молекулы воды, некоторые органические молекулы, сходные по своим свойствам с молекулой воды, и некоторые одновалентные ионы. Таким образом, прошедшая нанофильтрацию вода может содержать некоторое количество растворенных веществ вроде натрия или хлора, что в воде допустимо.

   В основном метод очистки воды нанофильтрацией применяется для опреснения воды и удаления из нее всех растворенных примесей. Однако этот метод может применяться и, скажем, в локальных очистных сооружениях. Воду, прошедшую нанофильтрацию, не рекомендуется употреблять в пищу, так как из воды извлекаются все примеси, в том числе необходимые человеческому организму минеральные вещества и соли. Метод очистки воды нанофильтрацией чаще всего используется для получения чистой технической воды, которая будет использована в промышленности с различными целями. Так, например, нередко нанофильтрацию воды используют для очистки воды в котельных, где  растворенные загрязнители способны нанести непоправимый вред котельному оборудованию.

   [http://www.a-filter.ru/nanofiltraciya] 
 

Основные этапы очистки обратноосмотических систем:

 

1-й этап.  Предварительная очистка воды от механических примесей, ржавчины, нерастворимых частиц. Тонкость очистки обычно 5 мкм. Применяются механические картриджи из вспененного полипропилена или намоточные из полипропиленовой нити.

2-й этап.  Очистка от хлора, органических и хлорорганических соединений. На этом этапе могут использоваться один (четырехступенчатая система) или два (пятиступенчатая система) угольных картриджа, изготовленных из гранулированного либо прессованного угля, или по технологии карбонблок. В случае пятиступенчатой системы вначале ставится картридж с гранулированным углем, а затем с прессованным углем или карбонблок, обеспечивающий более тонкую очистку от механических загрязнений. Тонкость очистки — около 0,5 мкм.

3-й этап.  Обратноосмотическая мембрана. Глубокая очистка воды. После прохождения мембраны очищенная вода поступает в накопительный бак.

4-й этап.  Угольный постфильтр - последняя ступень перед краном, кондиционирует воду, то есть убирает все посторонние запахи и привкусы, появившиеся при хранении воды в накопительном баке. Устанавливается горизонтально, имеет собственный напорный корпус. 

[http://www.ecoteka.ru/?a=article&aid=osmos] 
 
 
 

5. Дополнительные материалы.

     Задача 1.       [Погромская Н.Н. Раздаточный материал (на 5 листах) 2-й семестр 2003-2004 у.г.]

     Какую массу негашеной  извести следует  добавить к 10 литрам воды для устранения её карбонатной жёсткости, равной 5 моль/м³

 
 

      Задача 2.

      Какую массу катионита, имеющего полную обменную емкость, равную 5 ммоль/г (эквивалентов) следует взять для умягчения 1000л воды с Н_общ = 10 единиц ГОСТ?

 
 

Зависимость удельной электропроводности от жёсткости воды

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Диаграмма состояния воды 

      При увеличении жёсткости  воды, получаем смещение точки В отоносительно  точки А вправо. Следовательно, повышается температура кипения  воды при одном  и том же давлении.- 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6. Заключение

 

     В заключении хотелось еще раз обратить внимание на актуальность

проблемы  жёсткости воды, на её важность в нашей повседневной жизни, в промышленности, как бытовой, так и технической. Поставленные мною цели выполнены: мы рассмотрели общее понятие жёсткости воды, разобрали способы её устранения. Так же были предоставлены дополнительные материалы, непосредственно, относящиеся к данной теме. 
 
 

7. Список используемой литературы и ресурсов.

 

Погромская  Н.Н. Раздаточный  материал (на 5 листах) 2-й  семестр 2003-2004 у.г. 

А так же интернет-ресурсы: 

www.bwt.ru 

http://www.a-filter.ru/nanofiltraciya 

http://www.arista.com.ua/inform/33/1354