Сущность процесса катионирования воды.

При фильтровании жесткой воды через слой катионита происходит обмен катионов кальция и магния, содержащихся в воде, на ионы натрия, имеющихся в катионите. При этом ионы натрия переходят в раствор, а ионы кальция и магния оседают на катионите. При фильтровании через катионит воды, в которой имеются соли постоянной жесткости – СаСО₃, МаСО₃, СаSО₄, МаSО₄, СаС1₂, МаС1₂ и др. Процесс обмена ионов кальция и магния на ион натрия может быть изображен так:

Na₂К + CaCl₂ = СаК + 2NаС1

Na₂К + МgSО₄ = МgК + Nа₂SО₄

Аналогично реагируют другие соли постоянной жесткости.

Из приведенных уравнений видно, что при фильтровании жесткой воды через слой катионита, ионы кальция и магния поглощаются катионитом, а в воде взамен солей жесткости появляются хорошо растворимые соли натрия, которые не образуют накипи. Также видно, что в процессе умягчения изменяется сам катионит, который отдает переходящий в воду ион натрия и принимает на себя ионы кальция и магния. Процесс обмена ионов натрия на ионы кальция и магния идет до тех пор, пока в катионите имеются ионы натрия. Когда ионов натрия в катионите становится мало, обменная способность катионита падает, и жесткость умягченной воды быстро растет.

Для восстановления умягчающей способности его подвергают обработке 6-8 % раствором поваренной соли. Процесс обработки катионита раствором соли называется регенерацией, которую схематично можно изобразить так:

СаК + 2NаС1 = Na₂К + СаС1₂

MgK + 2NаС1 = Na₂К + MgCl₂

Таким образом, процесс регенерации является процессом обратным умягчению, т. е. ионы кальция и магния, поглощенные катионитом, переходят в раствор, а взамен их катионит вновь поглощает ионы натрия.

После регенерации катионит отмывают от перешедших в раствор и заполняющих межзерновое пространство солей жесткости MgCl₂, СаС1₂ и избытка поваренной соли, после чего фильтр снова можно включать на операцию "умягчения".

При работе катионитовых фильтров кроме вышеописанных операций - умягчение, регенерация и отмывки, производится еще одна операция - "взрыхление" катионита.

Взрыхление катионита производят потоком воды снизу вверх для устранения уплотнений в фильтрующем слое и для возможности свободного доступа раствора поваренной соли к зернам катионита. Кроме того, благодаря взрыхлению, из фильтра удаляются мелкие частицы, оседающие в толще катионита при фильтровании недостаточно осветленной воды, а также мелкие частицы катионита, получающиеся в процессе эксплуатации катионитовых фильтров, вследствие постепенного стирания зерен катионита.