Іонообмінний спосіб пом’якшення води

Іонообмінні фільтри містять іонообмінні смоли (іоніти), що представляють собою практично нерозчинні в воді полімерні матеріали у вигляді гранул розмірами 0,2-2 мм, у складі молекули яких є рухливий іон (катіон або аніон), здатний в певних умовах вступати в реакцію обміну з іонами аналогічного знака заряду, що знаходяться у водному розчині.

Відповідно здатності обмінювати свої рухомі іони на катіони або аніони всі іоніти поділяються на дві групи: катіоніти і аніоніти.

В якості катіоніту широко використовуються полімери стирену, дивінілбензену або інших смол, які  містять кислотні групи (сульфатні- або карбоксильні ). У таких водонерозчинних кислотах іон Гідрогену може бути заміщений на іон Натрію з розчинів електролітів.

У разі сульфованого полістиролу цей процес протікає за схемою

Пом’якшення води іонообмінним методом відбувається шляхом поглинання катіонітами з води катіонів Ca2+ і Mg2+  в обмін на еквівалентну кількість катіонів Na+.

Схему обмінної реакції Nа-катіоніту з розчиненим у воді, наприклад, кальцій гідрогенкарбонатом  можна представити у вигляді

Аналогічно протікають обмінні реакції Nа-катіоніту з розчиненими у воді солями магнію.

Іоніт має певну обмінну ємність, що виражається кількістю іонів, які він може обміняти протягом фільтроциклу, після чого потребує регенерації — повернення гранул іоніту до початкового стану промиванням розчинами, що містять первісні іони.

Процес регенерації обернений процесу пом’якшення води. Під час регенерації смола віддає іони Кальцію і Магнію, а з розсолу поглинає іони натрію. Тому регенерація Na+ катіонних фільтрів пом’якшення  води проводиться розчином натрій хлориду.

В ряду Nа+< NH4+ <K+ <Mg2 + <Ca2 + кожний наступний катіон поглинається більш інтенсивно, ніж попередній. Тому замість натрій хлориду з метою пом’якшення води іонообмінним способом можна використовувати і солі калію.