Hidrológiai Közlöny 1986 (66. évfolyam)
1. szám - Dr. Nagy Olivér–Tóthné Palotai Emese: Korszerű vízlágytó és ioncserélő sótalanító eljárások
Dr. Nagy O.—Tóthné Palotai E.: Korszerű vízlágyító és ioncserélő Hidrológiai Közlöny 1986. 1. Szám 27 2. Ioncserélő eljárások Az ioncserélő eljárásokkal általában a lehető legnagyobb mértékben kell eltávolítani a károsnak ítélt ionokat. Ezért ebben a cikkben nagyobb súlyt helyezünk az ioncsere egyensúlyi viszonyaira, amelyek a termelt víz minőségét befolyásolják. Az ioncserélő anyagok kationokat (kationcserélők), vagy anionokat (anioncserélők) szelektivitásuk sorrendjében stöchiometriai arányban cserélnek. A vízkezelésben ma szinte kizárólag polistirol-divinilbenzol polimerizációjával készült térhálós mátrix-ba beépített gyengén savas, vagy bázisos; ill. erősen savas, vagy bázisos ioncserélőket használnak. A gyengén savas kationcserélők karboxil (—C00~), az erősen savasak szulfosav (—Sü 3~) aktív csoportokat tartalmaznak. A gyengén bázisos anioncserélők [N(R 2)] + , [NH(R)] + [NH 2] + ; az erősen bázisosak pl. [N—(CH 3)] + , [N CH 3 1 CH_,OH J aktív csoportokat tartalmaznak. A kationcserélők különböző erősségű savak, az anioncserélők különböző erősségű szilárd lúgok, amelyek negatív, vagy pozitív töltésű aktív csoportjaihoz az oldat kationjai, vagy anionjai kötés erősségük (szelektivitásuk) sorrendjében kötődnek. Az ioncserélőkhöz kötött és az oldatban lévő ionok aránya az ioncserélő anyag minőségétől, az ion szelektivitásától és koncentrációjától függ elsősorban. A szelektivitási együtthatót R-A+B+^R-B+ A+ reakcióra [R-A] [B +] K dB = [R —B] [A +] egyenletből kapjuk, és [R-B] [A+] K,//; = (1) (2) (3) [R-A] [B+] mol/dm 3 (egy vegyértékre számítva) R —A, R —B — a gyantához kötött A, B ionok koncentrációja, mól/dm 3. A +, B + — a gyantával egyensúlyban oldatban lévő A, B ionokvkoncentrációja, mól/dm 3. A 3. táblázat —S0~ 3 aktív csoportú erősen savas 8% divinilbenzolt tartalmazó kationcserélő, a 4. táblázat —[N(CH 3) 3] + igen erősen bázisos (1. típusú) és [ N/(CH 3) 2 1 L \C 2H 4OHJ erősen bázisos (2. 3. táblázat Erősen savas —S0 3~ aktív csoportú 8 % divinilbenzoi tartalmú kationcserélők szelektivitási együtthatói (VARION KS) Table 3. Coefficients of selectivity of kation-exchangers (VARION KS) with 8 percent divinilebenzole-content belonging of the very acidic — S0 3~ active group Ion K d Ion K d H + 1 Fe 2 + 2,55 Lí + 0,85 Zn 2 + 2,7 Na + 1,5 Cs 2 + 2,8 NH.+ 1,95 Cu 2 + 2,9 K + 2,5 Cd 2 + 2,95 Rb + 2,6 Ni 2 + 3,0 Cs + 2,7 Ca 2 + 3,9 Cu + 5,3 Sr 2 + 4,95 Ag + 7,6 Hg 2 + 7,2 Mn ! + 2,35 Pb 2 + 7,5 Mg 2 + 2,5 Ba 2 + 8,7 4. til blúzát Erősen bázisos 1. típusú —fN(CII 3) 3] ' aktív csoportú (VARION AT), és 2. típusú —[N(CH 3) 2 (( 2H J0;i)] + aktív csoportú (VARION AR) jellegű anioncserélők szelektivitási együtthatói Table 1. Coeff icients of seléctivity of anion-exchangers : type 1 (VARION AT) belonging to the -n(CII) 3 + active group and type 2 ( VARION AD) belonging to the N(CH 3) 2(0 2H/0H) + active group Ion 1. típus 2. típus Ion 1. típus 2. típus OH1,0 1,0 NO 365,0 8,0 F" 1,6 0,3 CIO 374,0 12,0 HSSIOJ" 3,0 1,5 IISOj85,0 15,0 J<V 5,5 0,5 J1 75,0 17,0 HCO A6,0 1,2 llangyasav 4,6 0,5 CL22,0 2,3 Ecetsav 3,2 0,5 NO,24,0 3,0 Propionsav 2,6 0,3 BrO a" 27,0 3,0 Citromsav 220,0 23,0 HSO 327,0 3,0 Szalicilsav 450,0 65,0 CN" 28,0 3,0 Benzolszul65,0 Br50,0 6,0 fonsav sói 500,0 75,0 !>. táblázat Néhány kation ionátmérője Table 5. T/te ion-diameters of a few kations típusú) anioncserélőkte vonatkozóan néhány ion szelektivitási együtthatóit tartalmazza. Az ioncserélők pórusméretének elegendő nagynak kell lenni, ahhoz, hogy abba az ion a hidrátburokkal együtt beleférjen. Néhány kation hidrátburok nélküli és a hidrát burokkal megnövelt átmérőjét találjuk az 5. táblázatban. Összehasonlításul néhány anyag pórusméreteit mutatja a 6. táblázat. Kation Ionátmérő H,0 molekula hidrátbuhidrátrok nélkül burokkal [db/ion] I0" 8 cm 10-* cm [db/ion] Li + Na + Ca + + Mg + + 1,36 1,96 2,34 1,78 20,0 15,8 19,2 21,0 12 8 10 14 Az ioncsere műveletei Az ioncserét a vízkezelésben leggyakiabban a víz lágyítására használják; ahol a nátrium ionokkal telített erős típusú kationcseielő a víz kalcium magnézium ionjait köti meg. A kiméi ült ioncserélő anyagot viszonylag tömény (pl. 10%-os) konyhasó oldattal regenerálják.
