Dzisiaj czas poznać działanie procesu, który jest powszechnie stosowany w filtracji wody. Mowa tu oczywiście o wymianie jonowej, którą pewnie najlepiej kojarzycie z artykułów dotyczących pracy zmiękczaczy wody. Dokładne zrozumienie całego procesu być może niektórym pomoże przekonać się do uzdatniania wody i zrozumieć, że ta metoda naprawdę działa i daje dobre efekty.
Sama definicja wymiany jonowej mówi o tym, że jest to proces oraz zjawisko wymiany ruchliwych jonów na inne jony. Do tego potrzebne jest medium zwane jonitem. Wymiana jonowa jest procesem odwracalnym. Biorą w nim udział równoważne ilości jonów dodatnich lub jonów ujemnych.
Kilka słów o wymiennikach jonowych
Wymienniki jonowe należą do związków wielkocząsteczkowych o budowie usieciowionej. Można wymienić dwa rodzaje wymienników jonowych: pochodzenia organicznego oraz pochodzenia nieorganicznego.
Do wymienników pochodzenia organicznego zaliczamy żywice jonitowe, natomiast do wymienników pochodzenia nieorganicznego zaliczamy naturalne glinokrzemiany, bentonity oraz związki syntetyczne, jak choćby tlenek oraz wodorotlenek glinu.
Jonowymienniki praktycznie nie są rozpuszczalne w wodzie.
Innym rodzajem podziału jontów jest ten, biorący pod uwagę rodzaj wymienianych jonów. Są więc wymieniacze jonowe wymieniające kationy oraz jonity wymieniające aniony.
Etapy procesu wymiany jonowej
Proces wymiany jonowej przebiega w następujący sposób:
- Najpierw zachodzi przemieszczanie się jonu z głębi roztworu do powierzchni jonitu.
- Następnie jon przemieszcza się wewnątrz ziarna jonitu do grupy jonowymiennej
- W kolejnym etapie dochodzi do reakcji chemicznej wymiany
- Wymieniony jon przemieszcza się z głębi ziarna do jego powierzchni
- Wymieniony jon przemieszcza się z powierzchni jonitu do roztworu
Regeneracja zawsze stanowi część cyklu!
Wymiana jonowa działa w trybie cyklicznym. Na taki cykl składa się przygotowanie złoża, okres pracy wymiennika jonowego oraz regeneracja.
Przygotowanie złoża przebiega tylko przed pierwszym użyciem wymiennika jonowego. Złoże jest zazwyczaj sprzedawane w suchej postaci, dlatego przed rozpoczęciem użytkowania należy poddać je procesowi pęcznienia. Pęcznienie zazwyczaj zachodzi na skutek zalania złoża wodą destylowaną, roztworem wodnym kwasu, soli lub zasady.
Okres pracy jonitu to inaczej czas pracy, w trakcie którego dochodzi do wymiany jonowej. Proces ten trwa aż do całkowitego wyczerpania przez złoże zdolności jonowymiennej.
Ostatnim z etapów cyklów jest regeneracja. Ten proces zachodzi, kiedy złoże w pełni wyczerpie swoje właściwości jonowymienne. Regeneracja składa się ze spulchniania złoża, właściwego procesu regeneracji, płukania złoża.
Urządzenia filtracyjne, w których stosuje się wymianę jonową
Proces wymiany jonowej zachodzi zazwyczaj w specjalnych zbiornikach ciśnieniowych wykonanych z trwałych materiałów. W dolnej części zbiornika możemy natrafić na układ drenażowy. Górna część zawiera elementy takie jak: układ rozdzielczo-odbiorczy wody, komponenty służące dawkowaniu roztworu regeneracyjnego oraz płukaniu złoża.
Złoża jonowymienne można spotkać między innymi w zmiękczaczach wody, urządzeniach do usuwania azotanów. Mieszanki z wykorzystaniem złóż jonowymiennych są również wykorzystywane w stacjach wielofunkcyjnych.
Chcesz wiedzieć co o zmiękczaczach wody myślą użytkownicy? Koniecznie przeczytaj: https://www.filtry-do-wody.info/zmiekczacz-wody-naprawde-dziala-opinie-cena-gdzie-kupic/
Jonowymienne case study
Dzisiejszy artykuł można uznać za bardzo ekspercki i naukowy. Całą teorię najlepiej będzie zrozumieć na przykładzie, który tym razem będzie stanowiła grafika przedstawiająca proces wymiany jonowej w zmiękczaczach wody.
Popatrz:
Surowa woda wpływa do zmiękczacza wody. Cechuje się wysokim stopniem twardości, więc zawiera duże stężenie soli wapnia i magnezu. Złoże filtracyjne zawiera duże ilości jonów sodu.
Podczas reakcji chemicznej dochodzi do wymiany jonów wapnia i magnezu na jony sodu. Woda oczyszczona z substancji powodujących twardość trafia do użytkowników, natomiast jony wapnia i magnezu zostają na żywicy jonowymiennej.
Kiedy złoże w całości wypełni się jonami wapnia i magnezu, musi dojść do regeneracji. W trakcie tego procesu jony wapnia i magnezu są wypłukiwane ze złoża i trafiają do kanalizacji wraz z popłuczynami. Ich miejsce zajmują neutralne jony sodu, które trafiły do zbiornika ciśnieniowego wraz z roztworem solanki.
Potem cały proces się powtarza.
Warto wspomnieć, że wymiana jonowa jest uznawana za jeden z najskuteczniejszych sposobów na walkę z wysokim stopniem twardości. Najpopularniejsze zmiękczacze wody działają właśnie na tej zasadzie, a eksperci chętnie je proponują do gospodarstw domowych.
Nie taka wymiana jonowa straszna…
Jak widać, choć sama nazwa i proces brzmią skomplikowanie, nie jest to kosmiczna technologia. Teraz, kiedy spotkasz się z tą nazwą już będziesz wiedział na czym to polega i miał pewność, że jest to metoda w pełni skuteczna.
Ciekawe zjawisko, na pewno prostsze niż mogłoby się wydawać 🙂 Nigdy nie brałam pod uwagę kupna zmiękczacza, ale coraz więcej spotykam zwolenników takich urządzeń. W sumie to mało skomplikowane, nic dziwnego, że ludzie w to inwestują.