Зачастую в водопроводной воде преобладают соли магния и кальция, отрицательно воздействующие на здоровье человека. Чтобы повысить ее качество, в фильтрах используется ионообменная смола. Ионообменные фильтры используются в заведениях общепита, организациях, заводах, домах и квартирах. Они отлично смягчают, очищают и защищают воду от накипи.

Что такое ионообменная смола и ее применение

Это вещество, повышающее, качественные характеристики воды. У нее макропористая структура.

Делятся смолы на 3 вида:

1. катионообменные.
2. анионообменные.
3. биполярные.

Они являются полиэлектролитами и не растворяются.

Смола представляет собой мелкие шарики, изготовляемые из полимерных материалов. Это молекулярные соединения ионных групп, которые перехватывают и втягивают в себя из воды ионы разных веществ, на их место выдавая «припасенные» ионы. Вследствие чего, ионы обмениваются между собой, поэтому и получили название смол – ионообменные.

Структурно ионообменные смолы подразделяют на:

У гелевых отсутствует пористая структура, поэтому обмениваются ионами в набухшем состоянии. Макропористые иониты, в связи с наличием пор, могут обмениваться как в не набухшем, так и в набухшем виде.

Применяется во многих фильтрах для смягчения и очистки воды для бытовых нужд, для изготовления деионизированной воды.

Ионообменные фильтры

Классифицируют их в зависимости от применения:

• Оборудование для использования в домашних условиях, предполагающие смену картриджа.
• Промышленные фильтры. Очистной раствор регенерируется автоматически.

Их применяют, когда вода имеет сильную минерализацию. В загрязненной воде, во время протекания через фильтр, происходит взаимообмен, задерживаются ионы магния и кальция, и отдаются иониты натрия. В конечном итоге химическая структура воды меняется. Смола также задерживает и иные вредные химические вещества.

Через какое-то время ионообразную смолу необходимо восстанавливать. В качестве восстановителя применяется поваренная соль. Но полностью смола не восстанавливается, и какая-то часть ионов остается.

Ориентировочный срок службы при своевременном восстановлении составляет 3 года.

Технические характеристики оборудования отличаются в зависимости от сферы его применения. В домашних ионных фильтрах делается замена картриджа при окончании его срока службы.
В промышленном оборудовании применяются ионообменные колонны. В них регенерация происходит автоматически.

Фильтр состоит из 3-х блоков. Процесс фильтрации происходит в емкости, где расположен ионообменный наполнитель.

При истощении ресурса смолы, требующей регенерации, вода подает в восстановительную емкость. Полученный солевой раствор используется для промывки наполнителя. Процедура осуществляется до тех пор, пока максимально не восстановится.

Если используются фильтры картриджные, то после их истощения применяют следующие варианты:

• Производится замена картриджа.
• Промывается вручную раствором поваренной соли, а потом в чистой отфильтрованной воде.

Для умягчения воды

По жесткости вода делится на:

Основной способ смягчить воду – кипячение. Но оно не избавляет от солей. Ионообменный фильтр очищает от механических примесей, органики и хлора. Осуществляет антибактериальный эффект, при этом сохраняя микроэлементы.

В соответствии с действующими санитарными нормами жесткость воды не должна превышать 7 мг-экв/литр.

На кухне, зачастую, чтобы смягчить питьевую воду, используют простые фильтры-кувшины, имеющие съемный картридж (кассету).

Недостатком является небольшая производительность и частая замена кассеты.

Для очистки воды

Ионит качественно очищает как питьевую воду, так и промышленные водостоки. В нем используются водородные смолы. Из себя он представляет корпус с размещенными на нем фланцами, изготавливаемый из материала, устойчивого к коррозии. Посередине корпуса расположен блок фильтра, сделанный на основе волокнистых материалов «фибан».

Фильтрующие элементы очистки состоят:

1. Сетчатый фильтр. Предназначен для механической очистки, освобождающую воду от больших частиц, задерживая их на сетке.
2. Ионообменный очиститель. Удерживает тяжелые металлы и устраняет вредные соли.
3. Фильтры тонкой очистки.

Для стиральной машины

Распространенной причиной поломки стиральной машины является выход из строя водонагревательного элемента. Основной причиной служит низкое качество воды, используемой при стирке белья. Тэн и внутренние детали покрываются накипью, что и служит причиной поломки машины.

С помощью фильтра, установленного на трубе, ведущей к машинке, увеличивается срок работы стиральной машины. Он не дает забить внутренний фильтр машинки и предохраняет от накипи ее внутренние детали.

Регенерация и восстановление ионообменной смолы

Если через определенное время после приобретения фильтра, в чайнике стала появляться накипь или вода стала мутной, следует провести регенерацию ионной смолы.

Срок службы

Ресурс любого картриджа зависит от «емкости» по умягчению. В очищающей емкости типа «кувшин» ресурс составляет 100–750 литров. Обычно его следует менять один раз в 3 месяца.

В фильтрах, представляющие собой домашние стационарные устройства, картридж обладает производительностью порядка 15 000 литров. Замену желательно производить 1 раз в 3 года.

Сколько раз можно восстанавливать ионообменную смолу

Выполнять регенерацию можно, ориентировочно, до 800 раз. Но после каждого восстановления качество очищения воды будет снижаться. Если смола перестала восстанавливать свои свойства, следует поменять картридж.

Регенерация и замена ионообменной смолы в домашних условиях

Для этого в трехлитровую банку с горячей фильтрованной водой добавляется 1 кг поваренной не йодированной соли и размешивается до полного растворения, а затем остужается.

Снимается колба фильтра и хорошо промывается. У картриджа откручивается верхняя крышка и он вставляется в колбу. Подготовленным солевым раствором заливается все содержимое картриджа. Вода просочится через элемент, и с наружной стороны поднимется до верхнего уровня. В таком состоянии оставляем на 12 часов.

После этого картридж вынимается из колбы, и не закрывая верхней крышки, остатком соляного раствора поливаем тонкой струйкой через картридж. Затем сквозь картридж пропускается литр чистой воды, для удаления соленого привкуса.

Крышка закручивается, и даем стечь лишней влаги. Вместо поваренной соли можно использовать таблетированную соль, специально выпускаемую заводом для регенерации.

Существуют два основных вида ионитов: катиониты и аниониты. Каждый имеет свои особенности применения и регенерации.

Катионит. Характеристика и применение

Катиониты – это высокомолекулярные нерастворимые вещества, состоящие из твердой основы в виде небольших гранул. Они бывают минеральные и органические, искусственного и естественного происхождения.

В искусственных содержится водород, который способен замещаться другими катионами – четвертичные амины.

Натрий катионитовый фильтр: принцип работы и применение

Состоит он из гелиевой смолы, состоящей из натриевых шариков. Таким наполнителем заполняется картридж, и он удерживает вредные минералы. Между натрием и солями происходит бурная реакция, способствующая образованию корки. Магний с кальцием прилипает к катиониту, словно магнит.

Работа делится на 4 этапа:

1. Умягчающий этап.
2. Перетряска катионовой засыпки.
3. Регенерация.
4. Этап отмывания.

Применяется на водоподготовительных установках электростанций, промышленных и отопительных котельных.

Особенности замены и регенерации катионитовых фильтров

Регенерация катионита осуществляется последовательным пропусканием раствора кислоты серной нарастающей концентрации: 1% раствор в течение 50 минут, 1,5% раствор – 25 минут и 3% раствор пропустить 20 минут со сбрасыванием использованного раствора в бак стоков.

Следующий этап – отмывка катионита от продуктов регенерации и избыточного содержания серной кислоты.

Фильтр рекомендуется менять, если он предназначен для очистки питьевой воды. Во всех других случаях его можно регенерировать.

Анионит. Характеристика и применение

Аниониты – разновидность ионообменных смол, представляющие собой зернистый твердый материал, не растворяющиеся в воде, органического происхождения. Аниониты образованы сополимеризацией дивинил бензола, линейного полистирола и стирола. Отличаются по цвету от других веществ. Они имеют темно-желтый цвет. Из-за высокой прочности аниониты в фильтрах можно использовать несколько лет.

Используется в сфере водоочистки от слабодиссоцирующих кислот для химической и пищевой промышленности.

Особенности регенерации и замены анионитовых фильтров

Восстановление анионитных фильтров включает пропускание через них сначала отработанного регенерационного раствора, а затем 2– 4,0% раствора щелочи, который готовится на обессоленной воде. После этого отработанный раствор пропускается через анионитный фильтр в гидрокарбонатной форме.

При проведении регенерации щелочные воды сбрасываются в баки щелочных вод, из них в бак-нейтрализатор.

Для повышения качества воды, в фильтрах применяется ионообменная смола, которая смягчает и очищает воду. Их можно регенерировать, в том числе и в домашних условиях. Выделяют два вида ионитов: катиониты и аниониты. Каждый вид имеет свои особенности регенерации.

Фильтры для очистки воды в современном мире давно перестали считаться предметом роскоши, а скорее переросли в ранг «жизненно необходимых». Производители, понимая повышенный спрос на свой товар, разрабатывают всё больше новых технологий, способных значительно улучшить качество жидкости. К одним из таких передовых методов, применяемых для очистки воды, относятся ионообменные фильтры. В чем их польза? Действительно ли именно данный вид очистного устройства можно считать идеальным, с точки зрения приемлемой стоимости, функционала и безопасности для здоровья потребителя? Мы знаем ответ.

Что это такое

Ионообменный фильтр, приобретаемый для очистки воды, наиболее часто используется для её умягчения. Иными словами, благодаря данному устройству становится возможным расщепление солей жесткости, находящихся в жидкости, чаще всего поступаемой именно из труб централизованного водоснабжения.

Традиционно ионообменные установки классифицируются в зависимости от условий применения на:

• небольшие конструкции для домашнего использования, подразумевающие наличие сменного картриджа;
• габаритные ионообменные колонны для промышленных целей, автоматически регенерирующие «очистное» вещество.

Домашняя установка, как правило, должна состоять из корпуса, выполненного из качественного пластика или стали, заполненного «очистным» материалом. Принцип её работы основан на использовании специальных пористых неорганических гранул, называемых по-другому смолой. Данные частицы должны быть максимально насыщены ионами натрия.

Установив бак, наполненный «заряженными» гранулами, за первичным фильтром, расположенным на «входе» в систему холодного водоснабжения, вся вода, проходящая через трубу, будет подвергаться дополнительному этапу очищения. В соответствии с продуманной технологией для умягчения жидкости, ионообменная смола, изменяя химический состав поступаемого вещества, заменяет содержащиеся в нем ионы магния и кальция на ионы натрия. Скорость водоизменения в данном случае зависит от степени загрязнения и непосредственного объёма поступаемой жидкости.

Важно отметить, что получившийся химический состав воды не несет никакого вреда для здоровья употребляющего её человека и не провоцирует образование накипи в трубных установках.

По истечении периода, указанного производителем как эксплуатационный, пользователь будет вынужден произвести восстановление смолы, используя пищевую соль или лимонную кислоту. Очевидно, что абсолютная регенерация фильтрующего элемента невозможна. Спустя в среднем 1 — 3 года бережного использования очистной установки и регулярно проводимого обновления «заряда» гранул ионами, потребуется полная замена картриджа устройства.

Помимо необходимости для покупателя тщательно следить за ионообменным фильтром, установленным для умягчения воды, существует ряд других моментов, способных доставить дискомфорт пользователю.

1. Потенциальные финансовые и временные затраты на покупку сменного картриджа, а также его установку в систему водной очистки.
2. Важность не просто выброса, а обязательной утилизации «смольных гранул» после использования (данный пункт особенно важен для промышленного производства из-за больших объёмов реагента в габаритных очистных установках).
3. Невысокая скорость процесса фильтрации воды, ввиду «замедленной» отдачи ионов смолой (вследствие низкого уровня гидрофильности).

Очевидно, что существующие недостатки выбора в пользу ионообменного фильтра могут в определенной степени испортить впечатление от его эксплуатации. Но не стоит при этом забывать о существенных преимуществах очистки воды именно данным методом. К основным из них относятся:

1. Максимально возможная степень положительного водоизменения. Неслучайно именно ионообменные установки пригодны в использовании не только в домашних, но и масштабных промышленных условиях.
2. Более того, помимо умягчения воды, подобные фильтры способны «улавливать» и другие загрязнения, способные к ионному обмену, но отличные от солей жесткости.
3. При всей глобальности функционала ионообменного «очистителя» он крайне прост в установке, уходе и непосредственной эксплуатации.

Как выбрать

Поняв целесообразность приобретения фильтра, прочитав вышеприведенную информацию, у покупателя наверняка возникнет логичный вопрос, связанный с другими критериями выбора устройства. Мы решили облегчить задачу и привели ниже список показателей, заслуживающих особого внимания и объективную оценку при анализе ассортимента очистных сооружений для воды.

1. Жесткость воды. Условие, при котором игнорирование необходимости дополнительной очистки может негативно сказываться на бытовой технике в виде образовывающейся накипи на функциональных элементах. Определить уровень жесткости проточной воды можно при помощи специального вещества, отображающего данный показатель окрашиванием проверяемой жидкости. Чем выше жесткость, тем большее количество ионов кальция и магния в ней содержится. При покупке ионообменного фильтра важно убедиться в величине характеристики жесткости, «поддающейся» очистке, в среднем, от 4-5 мг — экв/л.
2. Исходная продуктивность системы умягчения – показатель максимального объёма очищенной воды, получаемой вследствие функционирования фильтра в течение 1 минуты. Соответственно, чем выше этот показатель, тем более результативным будет процесс водоизменения (в среднем 2,5 – 5 л/мин для «домашних» агрегатов).
3. Потребность в частоте регенерации отражает среднюю периодичность восстановления смолы при регулярной эксплуатации фильтра. Данный показатель, как правило, указывается производителем в литрах воды, доступных для очистки до момента необходимой регенерации. Он зависит непосредственно от исходной жесткости обрабатываемой жидкости (в среднем 400 – 700 л до восстановления смолы).
4. Периодичность и объем допустимых дренажных вод важны для определения максимального количества литров, возможного для единовременной обработки приобретаемым устройством, а также с какой частотой происходит «вброс» загрязненной воды в очистительные механизмы. Логично, что чем больший объём и периодичность очищения воды предусмотрены производителем, тем качественнее будет считаться продукт. Однако стоит учитывать, что высокие упомянутые показатели влияют на износ не только сменного картриджа, но и других функциональных элементов фильтра.
5. Необходимость к резервированию. Опираясь на личную необходимость накапливания очищенной воды в отдельном резервуаре или её «выход» через специальный кран, целесообразно учитывать наличие данной функции в приобретаемом устройстве. Если вывести обработанный продукт через специальный кран не составит труда при установке абсолютного большинства ионообменных фильтров, то накопительная ёмкость входит в комплектацию товаров лишь определенных моделей и производителей.

Покупка очистного устройства для воды необходима каждому, кто заботится о качестве питьевого сырья. Теперь, зная специфические особенности работы ионообменного вида фильтров, а также его преимущества и недостатки, важные для принятия к сведению, покупатель без труда сможет определиться с выбором товара, способного удовлетворить базовую потребность человека в получении качественной воды.

Принцип действия

Главным действующим компонентом технологии является особая смола. Для увеличения рабочей поверхности ее выпускают в виде гранул. Такую засыпку помещают в бак. На первом этапе ее насыщают ионами натрия. Далее – пропускают через образованный слой воду. Вредные соли жесткости задерживаются смолами с заменой на безопасные соединения натрия. Для удаления накопленных загрязнений и возвращения утраченных полезных свойств используют промывку в обратном направлении, насыщенный раствор поваренной соли.

Такое оборудование устанавливают на входе, в магистраль холодной воды, непосредственно за первичным механическим фильтром. После обработки жесткость снижается, что замедляет или полностью блокирует процесс образования накипи.

Аналоги

Главным аналогом и конкурентом ионообменных фильтров для воды являются безреагентные (не химические) фильтры, например, электромагнитные или магнитные, из-за их экологической безопасности, низкой стоимости, простоты монтажа и эксплуатации.

На фото устройство электромагнитной обработки воды "АкваЩит" и магнитные устройства от накипи "MWS".

Общие сведения

На рынке можно купить разнообразные виды фильтров для воды с ионообменной смолой для умягчения, созданные на основе технологии ионного обмена. Тут рассмотрены только мощные установки ионообменного умягчения воды, обеспечивающие комплексную защиту объекта недвижимости от накипи.

Типовой ионообменный фильтр для воды Гейзер состоит из следующих компонентов:

• бак с основной засыпкой;
• емкость с раствором для регенерации;
• блок автоматики с клапанами;
• соединительные трубы, запорная арматура.

Некоторые современные установки («кабинетного» типа) делают компактными. Все узлы заключают в одном корпусе для улучшения внешнего вида и снижения требований к свободному пространству. Но надо понимать, что в любом случае производительность такого оборудования зависит от количества ионообменной смолы. По этой причине уменьшение основного бака не имеет практического смысла.

Для выяснения необходимой производительности надо узнать будущие потребности. При напоре 2,5-3,5 атм. можно взять следующие цифры расхода в м куб. за час:

• душевая кабина: 0,9-1,2;
• наполнение ванной при максимально открытом кране: до 1,3;
• типовой смеситель: 0,2-0,4;
• стиральная машина: 0,3-0,6.

Более точные цифры можно получить с учетом особенностей реальной эксплуатации, взяв данные по расходу из паспорта на подключенную бытовую технику. Но в среднем для семьи из 3 человек надо обеспечить производительность не менее 2 м. куб. Лучше увеличить это значение на 20-25%. Для удовлетворения таких потребностей подойдет установка со следующими параметрами:

Размеры бака для основной загрузки (высота/диаметр)

Количество ионообменных смол

Масса собранного бака с наполнителем

Размеры емкости для регенерационного раствора (высота/диаметр)

Максимальный объем раствора соли натрия

Минимальный расход воды для качественной промывки в обратном направлении

Приблизительный расход воды для одного цикла промывки и регенерации

Количество солей натрия на одну регенерацию фильтра

Некоторые параметры надо уточнять. Вес металлического бака, например, больше по сравнению с полимерным аналогом. Однако даже эти примерные данные позволяют выяснить требования к прочности напольного покрытия. Следует понимать, что лучше устанавливать две емкости параллельно. Это позволит не прерывать водоснабжение при выполнении промывки и регенерации ионообменного фильтра Гейзер и смолы. Общий вес снаряженного комплекта составит 350-400 кг.

Следует учитывать возможности оборудования, которые указывает производитель в сопроводительной документации. Как правило, если купить ионообменный фильтр для очистки воды, он способен выполнять свои функции при жесткости воды не более 15-18 мг-экв/литр.

Дополнительные требования к ионообменному фильтру для воды Гейзер

По приведенной выше методике можно определить собственные критерии выбора подходящего набора оборудования. Но надо не забывать об ограничениях, установленных производителем. Кроме уровня жесткости контролируют:

• механические примеси, взвеси;
• общее содержание солей;
• железо в разных формах;
• примеси хлора;
• цветность;
• перманганатную окисляемость.

Полностью надо удалить сульфидные соединения, сероводород, абразивные загрязнения. Понятно, что в некоторых случаях простейших фильтров для умягчения воды для котла или механических фильтров недостаточно. Состав оборудования для предварительной водоподготовки подбирают с учетом реальных параметров источника. Для предотвращения ошибок, делают анализ проб в специализированной лаборатории. Следует помнить, что при небольшой глубине (колодцы, скважины «на песок») состав примесей сильно изменяется при сильном дожде, в период паводков.

В следующей таблице приведены другие типовые требования. Их выполнение поможет поддерживать номинальную производительность ионообменного фильтра для воды Гейзер в течение длительного срока службы:

Ее поддерживают на оптимальном уровне, контролируя температуру воздуха. Используют необходимое оборудование (нагреватели, вентиляцию, кондиционеры).

Для предотвращения повреждений устанавливают редукционный клапан во входной магистрали. Им ограничивают давление. Если же напор недостаточен, его увеличивают помпой с автоматическим управлением.

Данные взяты из предыдущего раздела статьи. Делают соответствующие коррекции при установке другого фильтра с ионообменной смолой, который можно купить у нас.

Это – максимально допустимое значение. Для уменьшения уровня влажности применяют осушитель воздуха.

При перебоях в сети устанавливают систему автономного аварийного питания. Если не исключены скачки напряжения, используют стабилизатор.

Подключение, регенерация и начало эксплуатации

Площадь помещения должна быть достаточной для размещения комплекта ионообменного фильтра для очистки воды Гейзер, дополнительных устройств. Оставляют широкие проходы, чтобы не затруднять осмотр, ремонт, регулярное пополнение запасов поваренной соли. Расстояние до отопительных приборов от бака с основной ионообменной смолой делают большим, 2-3 метра. Это исключит перегрев смол, элементов управляющего клапана. Пол выравнивают, укрепляют конструкцию при необходимости с учетом общего веса.

В комнате устанавливают освещение. Параметры электроснабжения корректируют с учетом суммарных потребностей всех потребителей. При подключении мощного насосного оборудования надо учесть, что это – индукционная нагрузка. Ее лучше подсоединять к цепи питания отдельной линией. Устанавливают необходимое количество УЗО, автоматические выключатели. Обязательно используют заземление. Хороший уровень безопасности обеспечит применение схемы выравнивания потенциалов.

Чтобы сохранить в жилой зоне комфорт, технологическое помещение изолируют. Следует помнить, что общая продолжительность цикла регенерации может превышать 60 мин. Такая процедура выполняется с интервалом в 5-7 дней.

Сборку основного бака выполняют по следующему алгоритму:

• Выкручивают транспортную пробку, убеждаются в отсутствии загрязнений.
• Устанавливают бак на определенное для него место вертикально. Перемещать его легче в пустом состоянии.
• Проверяют размер распределительной трубы. Ее верхняя часть должна на 2-4 мм выступать над уровнем бака после завершения монтажных операций. Аккуратно подсоединяют к ней нижнюю часть, вставляют в емкость.
• Отверстие распределительной трубы закрывают крышкой, чтобы предотвратить попадание внутрь засыпки. Далее – устанавливают воронку, наполняют бак гранулами ионообменных смол.
• Высоту загрузки (соли) делают в соответствии с рекомендациями производителя. Типовое значение – от 60% до 70% объема бака. Иногда дополняют ее слоем песка для задержания механических примесей.
• Удаляют крышку с трубы, очищают резьбу от соринок, покрывают ее силиконовой смазкой. Иные составы в этом узле не используют, чтобы не повредить резиновые уплотнители.
• Осторожно устанавливают клапан в сборе с блоком управления так, чтобы создать надежное умягчения воды и соединение с распределительной трубой. Закручивают его до упора без применения излишних усилий.

Основные баки подключают к системе водоснабжения по схеме с типовым трехходовым байпасом. Этот запасной путь используют при ремонте, поломках. Кран для поливки растений устанавливают до ионообменного фильтра. Нет смысла тратить ресурс оборудование на выполнение таких и других технологических операций при уходе за земельным участком. За установкой в магистраль врезают кран для оперативного отбора проб. С помощью полученных данных о качестве очистки оптимизируют настройки.

При монтаже такого оборудования применяют напорный дренаж. Однако лучше установить бак выше уровня трубы канализации, подсоединение делают через гидрозатвор. Длину этого участка ограничивают пятью метрами. В емкости для раствора поваренной соли монтируют фитинг, который гибким шлангом также подсоединяют к дренажной системе.

После проверки всех соединений, устранения выявленных недостатков, выполняют пуск и настройку ионообменного фильтра для воды и его картриджа. Эту часть надо делать в точном соответствии с официальными инструкциями для конкретного блока управления. Но в любом случае надо будет настроить оборудование правильно. Следует установить временные интервалы для регенерации фильтра таким образом, чтобы они соответствовали реальной работоспособности загрузки. Дополнительно устанавливают подачу нужного количества поваренной соли (на цикл регенерации).

Правильное использование ионообменного фильтра для умягчения воды

Кроме выполнения настроек, обязанностью пользователя является своевременное пополнение запасов регенерационной соли (загрузки). При нехватке этих реагентов установка не сможет полноценно выполнять свои функции, а смолы быстро испортятся. Ионообменные фильтры для умягчения воды часто устанавливают на загородных участках, где отсутствует централизованное обеззараживание. Необходимо удалять колонии микроорганизмов и другую органику с применением качественных специализированных препаратов.

Периодические осмотры позволят своевременно выявить и устранить протечки. В аварийных ситуациях закрывают вентили до и после оборудования, выключают электропитание. Водоснабжение подсоединяют по трассе байпаса. Если собственными силами устранить поломки не получается – вызывают специалистов. Сложный блок управления с клапаном можно отвезти в ремонтную мастерскую.