Hidrológiai Közlöny 1986 (66. évfolyam)
1. szám - Dr. Nagy Olivér–Tóthné Palotai Emese: Korszerű vízlágytó és ioncserélő sótalanító eljárások
28 Hidrológiai Közlöny 1986. 1. szám Dr. Nagy Ö.—Tóthné Palotai E.: Korszerű vízlágyító és ioncserélő 6. táblázat Ioncserélők és porózus anyagok pórusméretei Table 6. The pore-size of ion-exchangers and. porous materials Anyag Pórusméret x • 10 8 cm Ioncserélő szilikát alapú 100— 1 200 szén alapú 100— 1 '200 l'enol-formaldehid 7— 30 stirol-divinilbenzol gél 5— 20 stirol-divinilbenzol makroporozus 300— 1 000 stirol-divinilbenzol kolloidfogó ~ 70 000 Aktív szén 100— 500 Kolloido k 10— 5 000 R-2Na + CaCl 2 = R = Ca + 2NaCl (4) A pl. nátriumkloridot tartalmazó vizet hidrogén formájú kationcserélőn, majd hidroxil formájú anioncserélőn szűrve a sótalan vízhez lehet jutni. A kimerítés folyamatai: R — H + NaCl = R — Na + HCl R-0H + HC1-.R-C1 + H 20 A regenerálás folyamatai: R — Na + HCl sR-H + NaCl R-Cl + NaOH^R-OH + NaCl (5) (6) (7) (8) A sósavat 5—10%-os (1,36 — 2,72 mól/dm 3), a nátronlúgot 4%-os (1 mól/dm 3) oldatban hasz nálják. Az ioncserélő anyagok 0,3 — 1,2 mm átmérőjű gömbökből álló halmazát hengeres tartályba a vizet átengedő, de az ioncserélőt fenntartó szűrőelemekre (szűrőgyertya, drenázs) helyezik el, úgy, hogy a nyugvó ioncserélő réteg felett a vízszennyeződések és az aprózódott ioncserélő anyag visszamosására elegendő szabad tér legyen (4. ábra). Az ioncserélőből távozó víz minőségét elsősorban a vízzel utoljára érintkező ioncserélő anyag regeneráltságának mértéke határozza meg. így a nátrium-ionok áttörését az [Na +] [R-H] K d.va = [R — Na] [H+] egyenlet alapján fNa1 +_ [R~Na][H+] - [R-H]/^v„ ddj a" A Ioncserélő tartály Müvelet B Ioncserélő anyag Kimerítés C Szürőfenék lazító mosás 0 Regeneráló oldat Regenerálás Mosás (légtelenités) (9) (10) Nyitott szelep 1,2 3A 5,6 1,6 (1) 4. ábra. Az ioncserélő berendezés működési vázlata Fig. 4. Operational sketch of an ion-exchanger Az ioncserélő anyag teljes kapacitását (qr) a hidrogén (R —H) és a nátrium (R —Na) formájú anyag összege adja: [R-H] + [R-Na] = ? r Legyen [R — H] = a qr [R —Na] = (l — a) q T l—a [H+] (11) . (12) (13) = (14) a KrfVit Legyen pl. a = 0,9; [H+] = 104 mól/dm 3; K d = = 1,5 mól/dm 3; így P^-Ss-TT= 7,4-10-" mól/dm 3-23 • 10 3 = 0,17 mg/dm 3 Az anionok közül a vízkezelésben először a kovasav áttörésével kell számolni. A kovasav a vízben disszociál: H 4Si0 4^H+ + H 3Si07 (15) [H 4Si0 4]K = [H +][H 3Si0j, és (16) [H +][H 3Si0 4l [H 4SÍ0 4] = Ksio„ (17) 7. táblázat A korasav disszoehlciós állandói Table 7. Dissociative constants of silicic acid Hőmérséklet fC°] • Kw x-l0~ u A'sío., x • 10 K h a; • 105 20 0,08 1,65 4,1 25 1,00 1,95 5,1 40 2,90 3,40 8,5 00 9,80 7,20 13,7 A kovasav disszociációé állandóit a 7. táblázatban találjuk. Az ioncsere egyenlete R -OH + H 3Si0 4^R—H 3Sí0 4 + OH~ (18) [R—OH][H 3SiÖ 4]Kd Si 0 2 = [R—H 3Si0 4][0H-], és (19) 3 '~ 4 J [R—OH]Ká si Og Az összes kovasav ivedig (20) [Si0 2] = [H 4Si0 4] + [H 3Si0 4] (21) Ide (17) és (20) kifejezések felhasználásával [SiP 2]= l°*: ] + Kh [ RH^.ahol (22) K a Kd sio 2 Kff Ksío. [R—OH] hidrolízis állandó (23) Kif = [H +][OH _] — a víz disszociációs állandója (24)
