Умягчение воды как это работает

Как грамотно организовать процесс умягчения воды в частном доме: выбираем технологию и конструктивное решение

Качество воды — это один из факторов, напрямую влияющих на здоровье человека. Из воды мы получаем до 25% необходимых минеральных веществ. Причем усваиваются они значительно быстрее, чем те, что содержатся в продуктах питания. Если процент естественных компонентов значительно отличается от нормы, организм реагирует немедленно и очень негативно. В нашем обзоре мы расскажем о проблеме избытка солей жесткости и предложим варианты ее решения в частном доме.

О жесткой воде в настоящее время говорят много. При этом далеко не все знают, что именно она становится причиной проблем с ЖКТ, почками и суставами, а еще — испорченной бытовой техники и частых сбоев в инженерных сетях водоснабжения и водоотведения. Рассмотрим подробнее, чем опасна повышенная жесткость и какие существуют методы умягчения воды.

Почему от оборудования для умягчения воды нельзя отказываться

Жесткостью воды называют совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней солей щелочноземельных металлов — в первую очередь кальция и магния. Требования к жесткости воды питьевого назначения в нашей стране установлены в ГОСТах и санитарно-эпидемиологических правилах и нормах (например СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода, гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения»). В ЕС эту задачу решает Директива Совета Европы 98/83/ЕС «О качестве воды, предназначенной для употребления людьми», в США — нормы Агентства по охране окружающей среды (US EPA), на международном уровне — рекомендации ВОЗ.

Официальной единицей измерения жесткости является градус, равный 1 мг-экв/л (ГОСТ 31865-2012). Согласно российским нормативам жесткость питьевой воды не должна превышать 7 мг-экв/л. В зависимости от градуса жесткости, выделяют:

• очень мягкую воду — менее 1,5 мг-экв/л;
• мягкую воду — от 1,5 до 4 мг-экв/л;
• воду средней жесткости — от 4 до 8 мг-экв/л;
• жесткую воду — от 8 до 12 мг-экв/л;
• очень жесткую воду — более 12 мг-экв/л.

Данная градация относится к воде питьевого и хозяйственно-бытового назначения. При этом правила эксплуатации многих систем водо- и теплоснабжения (паровые, водогрейные котлы и т.д.) устанавливают значительно более жесткие ограничения: почти вдвое ниже значений СанПиНа.

Отметим также, что, по нормам ВОЗ, оптимальная концентрация солей кальция и магния должна составлять 1–2 мг-экв/л.

Столь строгим требованиям есть объяснение. Жесткая вода имеет ощутимый неприятный горьковатый привкус. Постоянное употребление ее в пищу расстраивает работу ЖКТ и уменьшает моторику желудка. Соли накапливаются в организме и провоцируют болезни суставов, образование камней в почках и желчном пузыре. Они остаются в виде налета на волосах и коже, а также в узлах сантехники, белье, элементах стиральной машины, чайниках. В энергетике такая вода способна вывести из строя трубопроводы и теплообменное оборудование. Даже небольшое отложение солей на узлах и деталях оборудования резко снижает коэффициент теплопередачи и повышает расход топлива. Поэтому во всех случаях, когда показатель жесткости выходит за допустимую отметку, воду рекомендовано умягчать.

Важно!
В глубине земных недр вода имеет высокую жесткость всегда. Исключений из этого правила не бывает. Поэтому если в водопроводную систему частного дома вода поступает непосредственно из скважины или колодца, умягчение воды обязательно.

Есть несколько признаков, которые указывают на повышенную жесткость воды:

• После стирки белье твердеет, а на поверхности видны белые разводы.
• Моющие средства плохо пенятся, рекомендованного производителем количества средства не достаточно.
• На стенках чайника образуется накипь.
• После гигиенических процедур возникает ощущение сухости и стянутости кожи.
• На кранах образуется налет.

Очевидно, что использование умягченной воды поможет избежать описанных выше проблем со здоровьем и значительно продлить срок службы бытовой техники. Для коттеджей и загородных домов оптимальным является использование автоматических установок непрерывного умягчения воды. Для правильного подбора системы необходим предварительный химический анализ воды из источника водоснабжения.

Технологии и принципы умягчения воды: какой метод подойдет для загородного дома

Умягчение воды возможно разными методами: химическими, физическими, механическими или их комбинацией. Химическая очистка предполагает использование реагентов, физическая происходит под воздействием природных сил (магнетизма, например), механическая предполагает создание физических барьеров. Применение той или иной методики зависит от цели использования воды, а также уровня жесткости, источника водоснабжения, размеров домостроения и т.д. Остановимся подробнее на наиболее популярных способах умягчения воды.

Реагентный способ. Предусматривает добавление специальных реагентов — коагулянтов. Они связывают магний и кальций в нерастворимые соединения, которые постепенно оседают на дне и стенках фильтра. В качестве реагентов используют известь, гидроксид натрия, фосфонаты, кальцинированную соду. Таким методом пользуются для умягчения технической воды, например, в котельных. Для питьевой воды и воды бытового назначения реагентный способ не подходит.

Полифосфатный метод. Этот простой и доступный метод умягчения технической воды в загородном доме, в общем-то, является разновидностью реагентного. Технология основана на реакции солей жесткости с полифосфатом натрия, в результате которой образуется нерастворимая пленка из полифосфатов кальция и магния, тогда как очищаемая вода насыщается ионами натрия.

Ионный обмен. Одна из наиболее доступных и эффективных технологий: воду пропускают через фильтр для умягчения с засыпкой из ионообменной смолы. При прохождении через последнюю ионы кальция и магния из воды посредством реакций ионного обмена переходят в смолу, вода же обогащается безобидными для техники и человека ионами натрия.

Плюсом этой технологии является то, что ионообменная смола способна к регенерации, то есть восстановлению. Для этого ее необходимо промыть раствором обычной поваренной соли (NaCl). Большинство подобных устройств для умягчения воды оснащено мультипроцессорным управлением. Режим регенерации включается автоматически по мере необходимости.

Кстати
При обработке воды методом ионного обмена выпадения осадка не происходит, поэтому дополнительные фильтры не требуются.

Фильтры этого типа отлично справляются с умягчением воды как для питьевого, так и для бытового и технического назначения.

Обратный осмос . Эта технология умягчения воды предполагает использование мембраны из ацетилцеллюлозы или ароматического полиамида. Такая мембрана обеспечивает практически 100-процентную деминерализацию и, естественно, снижает жесткость. К потребителю отправляется вода, практически доведенная до дистиллята.

В числе преимуществ метода — малые габариты установки и ее небольшая энергозатратность. К недостаткам можно отнести дороговизну самого фильтра и существенные расходы на периодическую замену мембраны. Использование системы обратного осмоса в обязательном порядке требует установки предфильтра грубой очистки и постфильтра искусственной минерализации. Последний обогащает воду солями магния (не менее 20 мг/л), кальция (от 40 мг/л), калия, фтора и другими химическими элементами до уровня 100 мг/л. Минерализатор необходим по причине того, что обратноосмотические системы очищают воду до состояния химически чистого соединения. Длительное употребление дистиллированной воды способствует вымыванию из организма нужных микро- и макроэлементов.

Магнитный и электромагнитный методы реализованы в небольших устройствах, устанавливаемых непосредственно в трубопроводе. При прохождении потока воды через такие фильтры, соли кальция и магния под действием магнитного поля переходят в нерастворимую форму. Образовавшийся осадок с потоком воды выводится из системы водопровода. Такие системы применяют для защиты от накипи котлов, колонок, водонагревателей, стиральных и посудомоечных машин в частных домах и коттеджах.

Очевидно, что системы избавления воды от излишней жесткости сильно различаются в технологическом плане, а также с позиций эксплуатации, эффективности действия и стоимости. В связи с этим во многих загородных домах используют комбинированные методы. Например, для технического водоснабжения применяют магнитный фильтр, для питьевых нужд — обратноосмотический с минерализатором. Однако последний вариант — удовольствие не из дешевых. Оптимизировать затраты поможет установка ионообменного фильтра. Он универсален, имеет высокую производительность, а умягченная вода одинаково хорошо подходит как для употребления в пищу, так и для работы бытовой техники.

Устройство фильтров для умягчения воды: решения для систем водоподготовки в коттеджах

Выбрав оптимальную технологию, важно не ошибиться с подбором конструктивного решения.

Компактный фильтр-умягчитель для воды . Его закрепляют на трубе, через которую вода попадает в стиральную машину, котел или другое устройство. Внутри может быть засыпан частично растворимый реагент, например полифосфат натрия, или создано магнитное поле. Такой фильтр удобен, однако рассчитан исключительно на умягчение воды хозяйственно-бытового назначения и обслуживание только одного прибора.

Другое решение — это магистральный фильтр для умягчения воды. Его монтируют на трубу, через которую поступает вода во всю систему сразу. С одной стороны, это решение решает все проблемы умягчения воды разом, с другой — такой фильтр работает не быстро и стоит дорого.

Фильтры-умягчители картриджного типа . Обычно они оборудованы прозрачной колбой, в которую устанавливают сменный картридж с ионообменной смолой. Стандартный фильтр в 10 дюймов рассчитан на объем в 4 тысячи литров, или на полгода непрерывной работы. Затем картридж придется заменить. Ресурс достаточно низкий без возможности восстановления.

«Кабинетные» фильтры . Это небольшие установки, рассчитанные на квартиры и офисы. В таких системах реализована ионообменная технология. «Кабинетный» фильтр расходует сорбент примерно на 50% экономнее в сравнении с другими типами умягчителей. Вода после обработки пригодна для питья и работы бытовой техники. Единственный нюанс — это малый объем, с которым способен справиться фильтр. Для большого дома такой фильтр не подойдет. А вот для коттеджа с шестью жильцами это решение может стать оптимальным. Можно, например, рассмотреть вариант покупки недорогого умягчителя WaterBoх от компании «Экволс» (Россия) с производительностью 2,5 м3 в час и автоматической регенерацией фильтра по времени. Небольшие габариты системы позволят вписать ее в стандартный сантехнический шкаф, что весьма актуально для дома со скромной площадью.

Ионообменные колонны с солевыми баками . Это вертикальные установки, представляющие собой резервуары с ионообменной смолой внутри. Через них проходит вода, подлежащая умягчению. В системе предусмотрена емкость для соли, которая участвует в процессе регенерации. При достижении критического предела система изменяет режим фильтрации на регенерацию и направляет соляной раствор через резервуар. Освобожденные ионы кальция и магния отправляются в сток. Более дорогостоящие системы оснащены двумя контурами фильтрации. Пока на одном протекает регенерация, другой может работать в полную силу, решая задачу умягчения.

Данные установки являются наиболее оптимальными для частных домов, дач, коттеджей.

Ионообменные колонны имеют существенные отличия в конструкции, размерах, производительности, уровне автоматизации и т.д. Для того чтобы обеспечить умягчение воды в частном доме, где проживает среднестатистическая семья, достаточно фильтра производительностью до 1,5 кубометров в час. Срок эксплуатации наполнителя без необходимости замены может достигать 10-ти лет. Умягченная вода пригодна для питья, бытового и технического использования. Она благоприятно влияет на состояние кожи и волос, на деятельность ЖКТ. Меньше времени уходит на стирку, снижается расход бытовой химии. Увеличивается срок службы приборов, которые непосредственно контактируют с водой. С учетом того, что большинство из них — дорогостоящие, затраты на приобретение системы умягчения могут оказаться вполне оправданными.

Из чего состоит и как работает фильтр умягчитель для воды

Фильтры умягчители необходимы для очистки воды от солей жесткости и частично от ряда других загрязнений. Они позволяют умягчать воду для квартир, частных домов, дач, а также для производств, коттеджных поселков и других крупных и социально значимых объектов. В этой статье расскажем о фильтрах умягчителях колонного типа: из чего они состоят и как работают.

Состав фильтра

Фильтр умягчитель состоит из нескольких базовых элементов:

• сама колонна фильтра, которая также называется баллоном или корпусом;
• управляющий клапан, который часто называют просто оголовком или головой;
• солевой бак и поваренная соль как расходный материал;
• фильтрующая загрузка или по-другому засыпка для фильтра.

Колонны для таких систем делаются из специального пластика и бывают разных размеров. В соответствии с этим сама система получается разной производительности. Размер колонны мы подбираем исходя из нескольких параметров:

• смотрим на исходное качество воды, потому что чем большее ее загрязненность, тем больше фильтрующей загрузки понадобится, а следовательно колонна должна быть большего объема;
• рассчитываем производительность исходя из потребления воды в семье, если это система для дома, или исходя из производственных процессов, если проектируем систему для предприятия;
• учитываем размер помещения, в котором будет установлена система.

Фильтрующая загрузка, которая засыпается в колонну и непосредственно очищает воду, тоже бывает разной, например, однокомпонентной или мультикомпонентной. Она подбирается исходя из результатов химического анализа воды. Если в воде только соли жесткости и небольшое количество железа и марганца, то подойдет однокомпонентная загрузка, состоящая из ионообменной смолы. Если железа в воде больше, то можно использовать один из видов мультикомпонентной загрузки.

Принцип работы фильтра

В баллон фильтра засыпается фильтрующая загрузка, но оставляется около 30 % свободного места. Оно нужно для того, чтобы в дальнейшем во время промывки обратным током воды загрузка хорошо взрыхлялась. На верхнюю часть колонны устанавливается автоматический клапан, который настраивается нашим специалистом. В дальнейшем клапан самостоятельно управляет процессами регенерации (о регенерации далее). К колонне с помощью специальной трубки присоединяется солевой бак. Он необходим для того, чтобы подготавливать солевой раствор нужной концентрации.

Внутри колонны фильтра находится трубка, на обоих концах которой расположены распределители (дистрибьюторы) — детали с тонкими щелями. Они распыляют воду и не позволяют частицам фильтрующей загрузки попадать из фильтра в водопровод. На дне баллона находится дренажный слой, состоящий из кварца или мелкого гравия. Он насыпается с тем расчетом, чтобы полностью покрыть нижний дистрибьютор. О роли дренажного слоя у нас есть отдельная статья: Что будет, если на дно баллона водоочистки не насыпать дренажный слой.

Вода под достаточным давлением подается в трубку, распыляется верхним дистрибьютором и проходит через фильтрующую загрузку, очищаясь от солей жесткости и частично от некоторых других загрязнений: железа, марганца. Когда фильтрующая загрузка перестает достаточно хорошо очищать воду, управляющий клапан включает режим регенерации. Из солевого бака в колонну подается солевой раствор. Через некоторое время загрузка промывается обратным током воды, использованные вода и раствор сливаются в дренаж, и клапан переключает систему снова в режим водоочистки.

Принцип работы и регенерации фильтрующей загрузки

Однокомпонентная фильтрующая загрузка состоит из ионообменной смолы — небольших шариков, которые при воздействии воды несколько увеличиваются в объеме. Смола «притягивает» из воды ионы кальция и магния и удерживает их. Взамен она отдает ионы натрия. Таким образом вода умягчается. Но со временем ресурс смолы исчерпывается: она отдала все ионы натрия и ей больше нечем делать замещение. Эта проблема решается регенерацией. В слой фильтрующей загрузки из солевого бака подается солевой раствор нужной концентрации. Находясь в этом растворе некоторое время, смола вновь обогащается ионами натрия. После промывки она снова готова к работе. Таких регенераций можно делать несколько, до тех пор, пока фильтрующие гранулы не сотрутся.

Применение на практике

На практике мы часто ставим фильтры умягчители вместе с другими фильтрами. Например, для клиента из Павловского Посада установили систему водоочистки, состоящую из фильтра умягчителя, фильтра обезжелезивателя. Вода из скважины клиента содержала избыток солей жесткости и железа, но не содержала сероводород, поэтому мы поставили обезжелезиватель без аэрации и умягчитель с мультикомпонентной смолой. Такая система обходится дешевле, чем вариант с аэрацией, но при этом она хорошо справляется с жесткостью воды и большим количеством железа. Также плюсом является то, что нет аэрационного компрессора, работа которого может доставить дискомфорт. Система очищает воду для всего дома, и очищенная вода соответствует нормам СанПиН.

Заключение и контакты:
Для подбора или обслуживания системы свяжитесь с нашим специалистом, он предложит решение для вашего объекта по оптимальной цене. Узнайте больше на странице Консультации и услуги по подбору оборудования

• телефон +7 (499) 638-27-75
• электронная почта info@gydronika.ru
• Viber, WhatsApp, Telegram +7-985-167-08-90

Статьи

Простыми словами, жесткость воды — это повышенное содержание ионов Са2+ и Mg2+. Разберем, чем опасно данное явление в воде. При высокой карбонатной жесткости, мы можем столкнуться с такими явлениями как накипь в чайнике. отложения солей на внутренних поверхностях стенок труб, высокая жесткость воды в целом ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горький вкус и оказывая отрицательное воздействие на органы желудочно-кишечного тракта.

Зачем нужно умягчать воду?

Помимо проблем с чайником, существует еще много действительно важных проблем при использовании жесткой воды в домашнем хозяйстве. Частые поломки нагревательных приборов (котлы, водонагреватели и т.п.), значительные энергозатраты, вызванные зарастанием солями жесткости тэнов и стенок теплообменников — пожалуй самые распространенные проблемы в быту, с которыми приходится сталкиваться в регионах с жесткой водой.

Умягченная вода продлевает срок службы нагревательных приборов и сантехники, уменьшая или устраняя образование накипи в трубах и фитингах. Также при умягчении воды, значительно уменьшается количество моющих средств при стирке или очистке поверхностей.

Методы борьбы с жесткой водой.

• ионный обмен — самый популярный способ для умягчения воды. Раствор прогоняется через толщу фильтрующего материала, состоящего из тех самых ионообменных смол, которые замещают в нем ионы кальция и магния на безвредные ионы натрия. Простой и недорогой способ очистки жесткой воды для хозяйственно-бытовых и питьевых нужд.
• мембранный способ очистки — современный, технологичный но довольно дорогой способ умягчения воды. Такая технология умягчения воды предполагает использование мембраны из ароматического полиамида или ацетилцеллюлозы. Данная мембрана обеспечивает практически 100-процентную деминерализацию и, конечно, снижает жесткость. Однако при высоких уровнях жесткости воды, рабочий ресурс мембраны из данных материалов может быть снижен.
• химический способ (с помощью реагентов) — при данном способе в раствор добавляются различные коагулянты, позволяющие связать соли кальция и магния в нерастворимые соединения, после чего те, выпадая в осадок, задерживаются в толще фильтрующих материалов.
• электрохимический способ умягчения — метод похож на химический способ, при нем тоже образуются нерастворимые соединения, процесс происходит под воздействием электролиза или поляризации.
• безреагентный магнитный способ — основан на трансформации солей жесткости при помощи воздействия магнитных полей, в измененное состояние, при котором они кристаллизируются в полиморфное состояние (арагонит CaCO3). В таком состоянии соли жесткости не способны откладываться на поверхностях труб и теплообменников, и выводится водой.
• физический способ умягчения — здесь с помощью физического воздействия на воду, такого как термический, дистилляцией или вымораживанием, добиваются отсеивания солей жесткости. Например при воздействии нагреванием до 120 градусов, в воде образуется выпадение осадка солей жесткости.

Ионообменная смола. Что это такое?

Итак, ионный обмен — лидер в очистке жесткой воды, поэтому подробнее остановимся на этом процессе. Ионный обмен чаще всего используется в очистке воды для хозяйственно-бытовых нужд частных домохозяйств.

Ионообменные смолы — это высокомолекулярные синтетические соединения, содержащие функциональные группы основной или кислотной природы, способные к реакциям ионного обмена. Производятся на основе синтетических органических ионитов с трехмерной макропористой гелевой структурой. В классическом понимании, этот материал никакой смолой, по сути, не является. Гранулы смолы — шарики правильной формы размером от 0,3 до 1,4 мм диаметром.

Условно, смолы можно разделить на 2 подтипа:

• монодисперсные — где все гранулы имеют одинаковый размер, что позволяет обрабатывать воду с малым сопротивлением и высоким качеством.
• полидисперсные — с различным размером гранул, например, ионообменные смеси смол, для удаления различного рода загрязнений, в составе присутствуют частицы разного размера.

Основные сферы применения ионообменных смол:

• для умягчения и обессоливания воды в быту, теплоэнергетике и прочих сферах;
• для выделения и разделения цветных и редких металлов в металлургии;
• при очистке сточных вод;
• для очистки и разделения различных веществ в химической промышленности;
• для регенерации отходов гальванотехники и металлообработки.

Применительно к очистке воды , принцип ионного обмена состоит в том, что иониты в колонне фильтра вступают в реакцию с элементами воды и производят замещение солей жесткости (кальций, магний) на соли натрия, при этом меняется ионная структура жидкости и вода становится более «мягкой» и пригодной к употреблению.

Бытовые умягчители воды, принцип работы умягчителя.

Умягчителя также можно разделить на 2 подтипа: фильтр колонного типа с отдельным солевым баком и кабинетный фильтр. Кабинетный фильтр — умягчитель отличается своей компактностью и простотой в эксплуатации, все узлы этого фильтра будут расположены в одном едином корпусе.

Рассмотрим устройство самого простого колонного умягчителя воды на основе ионообменных смол. Итак, система водоумягчения будет состоять из:

• Фильтробака с загрузкой;
• Системы распределения воды в верхней и нижней части ёмкости;
• Управляющего клапана с контроллером, который переключает режимы работы фильтра для его автоматизации;
• Дренажная линия для слива в канализацию;
• Солевой бак для регенерирующего раствора NaCl

Умягчитель работает следующим образом: вода из источника водоснабжения поступает на вход дискового фильтра (любого другого фильтра механической очистки воды) для удаления крупных примесей, содержащихся в источнике. Далее вода проходит через систему управляющих клапанов фильтра на распределительный узел, через который и подается на фильтрующую загрузку. Проходя через загрузку, неумягченная вода начинает обмениваться ионами с ионообменной смолой, меняя ионы кальция и магния на ионы натрия, при этом становится «мягкой». После процесса умягчения, вода снова попадает на фильтр механической очистки воды чтобы избежать попадания частиц загрузки в отфильтрованную воду.

Вода, которая проходит через толщу загрузки должна иметь определенную скорость протекания. Разнообразные ионообменные смолы имеют разную максимально допустимую скорость фильтрации, загрязненность воды также влияет на процесс очистки воды. Чем медленнее вода проходит через загрузку, тем лучше происходит её очистка, ведь тем дольше контакт ионообменного материала с водой, соответственно, более полно проходит реакция обмена, на выходе вода будет чище.

Обычно, после прохождения определенного количества воды через умягчитель, требуется восстановление свойств загрузки. Так, управляющий клапан умягчителя имеет встроенный счетчик воды (расходомер), который отсчитав некоторый объем прошедшей через него воды, запускает процесс регенерации.

Процесс регенерации — это восстановление свойств ионообменной смолы в колоне с помощью промывки ее раствором соли NaCl . Раствор готовится в отдельном баке, который так и называется — солевой бак. Необходимо периодически проверять наличие таблетированной соли в солевом баке фильтра.

В фильтрах кабинетного типа все происходит таким же образом, отличие лишь во внутренней компоновке установки умягчения.

Режимы работы фильтра — умягчителя:

• SERVICE. Режим сервис — режим очистки воды. Вода поступает сверху-вниз через слой ионообменной смолы на нижний дистрибьютор, далее на водоподъемную трубку , к потребителю воды
• BACKWASH. Режим обратной промывки. Режим является подготовкой к режиму регенерации. Вода со входа поступает через водоподъемную трубку и подается снизу — вверх, взрыхляя ионообменную засыпку и удаляя загрязнения через дренаж.

BRINE/SLOW RINSE. Процесс регенерации. Вода с солевого бака разбавляется исходной водой, в заданной автоматикой пропорции. Забор солевого раствора происходит с помощью принципа «трубки Вентури». Раствором промывается толща загрузки умягчителя, восстанавливая её свойства к ионному обмену. Далее раствор выходит через дренаж, сбрасывая накопленные загрязнения. Затем происходит медленная промывка исходной водой, выдавливающая солевой раствор из верхней части колонны в нижнюю.

Эксплуатация и обслуживание умягчителя воды.

Ресурс ионообменной смолы — так называемая ёмкость смолы, не бесконечная величина, под ней понимается количество ионов, которое может быть поглощено определенным объемом смолы.

Когда заканчивается натрий в засыпке — прекращается и умягчение, вода проходит через толщу смолы не меняя своих свойств.

Чтобы очистка воды от солей не прерывалась, рассчитывают фильтроцикл смолы, исходя из общей ионообменной емкости загрузки умягчителя, деленной на сумму количества загрязнений воды по формуле:
V = (1,2 * VFS) / (G + 2 * СMn + 1,37 * СFe)

Итак, чтобы фильтр-умягчитель работал корректно, нужно правильно выставить значение емкости смолы. Для катионитных засыпок обычно принимают величину в 2 г экв/литр, а для популярных микс смол 1,2-0,7 гр экв/литр, для правильного выбора значения необходимо учитывать данные, указанных в инструкциях к конкретным засыпкам.

Также для корректной работы умягчителя необходимо верно задать величину фильтроцикла. Фильтроцикл — это то количество воды, которое должно пройти через толщу загрузки до регенерации.

Чтобы рассчитать фильтроцикл, нам понадобятся следующие данные:

• ёмкость смолы;
• жесткость исходной воды (значение берется из анализа источника);
• объем смолы в литрах, засыпанной в умягчитель.

Полученное значение нужно задать в настройках фильтра умягчителя.

Если фильтр простаивает или работает с неинтенсивной нагрузкой, то не реже, чем раз в месяц, рекомендуется делать принудительную регенерацию. Во многих моделях умягчителей, такая возможность принудительной регенерации заложена аппаратно.

Затраты на таблетированную соль.

Соль, которую вы высыпаете в солевой бак, имеет степень растворения около 30%, т.е полностью она может растворится когда концентрация достигнет таких значений. Для одной регенерации расходуется около 150 грамм соли на 1 литр смолы. Например, если размер нашей засыпки 50 литров, то на регенерация нам понадобится 7500 грамм соли. Зная свое водопотребление и фильтроцикл, необходимо прикинуть с какой периодичностью вам нужно пополнять запасы соли на регенерацию и следить, чтобы солевой бак всегда был засыпан таблетированной солью.

Технологии

Процесс удаления растворенных солей и металлов на ионообменных смолах называется умягчением. Очистка воды ионообменными смолами. Как это работает?

• Загрузка Ecotar: назначение и условия применения
• Сравнение моделей умягчителей Аквафор
• Гейзер. Технологии Арагон и Арагон Био

Начнем с того, что у вас возникла необходимость в умягчении воды. По косвенным признакам или путем проведения химического анализа, что является более правильным, вы определили, что у вас жёсткая вода, которая требует умягчения.

Изучая фильтры для жесткой воды, вы обнаружили, что в большинстве своем они умягчают воду за счет использования ионообменных смол.

Что же это такое — ионообменная смола?

Первый секрет, который мы откроем, это то, что собственно к смоле ионообменные смолы никакого отношения не имеют. Ионообменные смолы изготавливаются из твердых, нерастворимых в воде синтетических полимеров. Внешне ионообменная смола очень похожа на икру щуки, так как состоит из гранул-«шариков» диаметром от 0,2 до 1,2 мм.

Ионообменная смола может быть монодисперсной, то есть «шарики» в ней будут одного размера и полидисперсной с различным размером гранул. Этот фактор влияет на скорость и степень очистки воды, а так же спектр удаляемых загрязнений.

Ионообменные смолы применяются для удаления из воды солей жесткости, растворенных металлов и органических соединений с 60-х годов XX века, но наиболее широкое распространение получили в конце 80-х — в 90-х годов.

Ионообменные смолы представляют собой нерастворимые высокомолекулярные соединения с функциональными ионогенными группами, способными вступать в реакции обмена с ионами раствора. Проще говоря, смола способна задерживать ионы различных примесей, меняя их на безопасные и безвредные ионы других веществ. Таким образом осуществляется ионный обмен — отсюда и обобщающее название этих смол — «ионообменные» или же «иониты»*.
*Свойства ионитов задерживать и заменять ионы так же использованы в ионитном субстрате ЦИОН.

Виды ионообменных смол

Видов ионообменных смол огромное множество: для удаления железа, марганца, для удаления органики с помощью МИКСОВ (смесей), селективные смолы (которые удаляют в первую очередь конкретные элементы: нитраты, бор, кремний и т.д.).

В бытовых условиях ионообменные смолы в основном применяются для удаления солей жесткости (соли кальция, магния) путем натрий-катионирования. Этот процесс называется умягчением воды или ионным обменом, катионированием.

Именно на этих смолах мы остановимся подробнее, так как они работают за счет регенерации солью NaCl, что возможно сделать в бытовых условиях. Другие смолы нужно регенерировать агрессивными веществами, поэтому их применяют в основном на производствах. Есть смолы для глубокой очистки воды. Они работают на истощение. Их не регенерируют, а просто меняют смолу на новую.

Суть процесса умягчения

В первую очередь нужно понять, что умягчение принципиально отличается от обезжелезивания. При обезжелезивании происходит окисление и перевод растворенных веществ в твердую форму для последующего фильтрования. При умягчении ионообменная смола (Na-катионит) забирает из раствора положительно заряженные ионы (диссоциированные соли) кальция, натрия, железа, марганца и т.д. и замещает их на катионы натрия.

Таким образом мы избавляемся от проблем, которые возникают при использовании жёсткой воды:

• Белые следы от высохших капель и белый налет на сантехнике.
• Сухость, ощущение стягивания кожи после мытья, ломкость волос, ногтей.
• Накипь на нагреваемых поверхностях — известковый осадок в виде песка, известковые наросты, камни различной степени прочности, от которых страдает бытовая техника: чайники, стиральные машины, паровые приспособления, душевые лейки.
• Высокая жёсткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения.

Хотя правильнее будет говорить не жёсткость, а концентрация жёсткости. Потому что в природной воде и в воде из-под крана (в любой воде, не прошедшей через специальные фильтры или специальную обработку) всегда есть какой-либо уровень жёсткости. Концентрацию жёсткости дают растворенные в ней соли. Накипь на чайнике — это отложения именно тех самых растворенных солей.

Как работает ионообменная смола?

1. На поверхности каждой гранулы сосредотачивают электрический заряд с отрицательным и положительным знаком. Катионит имеет на поверхности большое количество отрицательно заряженных точек.
2. Согласно уравнению равновесия ионообмена, эти отрицательно заряженные точки уравновешиваются положительно заряженными ионами раствора воды.
3. При прохождении раствора воды через ионообменные смолы соли кальция и магния улавливаются ионитом и задерживаются на нём.
4. Положительно заряженные ионы отсоединяются и уступают им место. Этот процесс лимитируется количеством удержанных ионов.
5. Далее происходит перезарядка ионов- регенерация, основанная на обратимости ионообменного процесса. Теперь через ионообменную смолу пропускается регенерирующий раствор, который снимает ионы с гранулы и уносит их.
6. Ионообменная смола вновь готова к работе. Ионообменный процесс на анионите отличается только знаками заряда ионов и химическими соединениями.

Емкость ионообменной смолы

По своей сути, емкость ионообменной смолы сродни емкости аккумуляторной батарейки.

Ионообменная смола имеет некий запас натрия, который в процессе ионообменного обмена замещается ионами растворенных солей, тем самым снижая способность смолы забирать из воды растворенные вещества. Когда заканчивается натрий в смоле — прекращается и очистка, вода проходит через толщу смолы, не изменяя своих свойств.

Собственно этот запас натрия и определяет емкость смолы. Кроме того, емкость ионообменной смолы может постепенно снижаться из-за засорения смолы окисленным железом и взвешенными веществами.

Скорость фильтрации и производительность

На то, чтобы произошел ионообменный процесс необходимо время. Чем грязнее вода, чем больше в ней растворенных веществ, тем медленнее она должна проходить через смолу для хорошей очистки.

Казалось бы, гранулы ионообменной смолы — это гладкие шарики, но на самом деле их поверхность пористая. Стенки этих пор тоже являются рабочей поверхностью, на которой закреплен натрий, способный к обмену с кальцием и другими катионами. Чем мельче фракция смолы — тем больше ее рабочая поверхность и, соответственно, скорость обмена больше. А значит большее количество ненужных нам растворенных веществ задержится в смоле. Но при этом, чем смола мельче, тем хуже ее дренажные свойства, а значит скорость фильтрации воды будет ниже.

Фильтроцикл

Выбирая фильтр для очистки жесткой воды, нужно обязательно обратить внимание на ресурс умягчающего фильтроэлемента. Производители фильтров рассчитывают работу умягчителя таким образом, чтобы сделать регенерацию (промывку) смолы раствором поваренной соли до наступления ощутимого снижения качества очистки.

Последовательность стадий насыщения и регенерации ионообменной смолы называется фильтроциклом. Проще говоря — фильтоцикл — это количество полученной чистой воды между регенерациями.
Например, фильтроэлементы Барьер Эксперт Смягчение и Барьер Профи Смягчение имеют ресурс 500 литров и производительность 2л/мин.

Производитель предупреждает о необходимости полной замены фильтроэлемента не реже, чем 1 раз в год и обязательном учёте жёсткость исходной воды.

Так, например при исходной жёсткости воды 5 мк-экв/л и среднесуточном потреблении питьевой воды 5 литров, вам нужно будет регенерировать фильтроэлемент 1 раз в два месяца. Если же исходная жесткость воды 10 мк-экв/л, то 1 раз в месяц.

Вот почему так важно перед покупкой фильтра сделать анализ воды, которую необходимо очищать. Информация о составе воды позволит вам подобрать оптимальный вариант очистки и избавит от ненужных трат.

Регенерация ионообменной смолы

В процессе эксплуатации фильтров для жёсткой воды, ионообменная смола начинает терять свои свойства, и чтобы вернуть её в первоначальное состояние, необходимо периодически её восстанавливать – запускать процесс регенерации.

При данной процедуре, взвешенные соли удаляются из фильтра промывкой водой. Ионы, связанные с ионообменной смолой, удаляются раствором регенерации (NaCl). Фильтр промывается водой, чтобы удалить раствор регенерации. Одно из достоинств фильтров на основе ионообменных смол состоит в том, что регенерация катионитов производится раствором обычной поваренной соли (хлористый натрий, NaCl). То есть на здоровье человека и состоянии экологии не оказывается никакого отрицательного воздействия.

Восстановление свойств фильтрующего реагента позволяет многократно использовать один фильтроэлемент. Однако, способность ионообменной смолы умягчать воду постепенно снижается, так как регенерация не возвращает ионообменной смоле все ее свойства на 100%.

Средний срок службы фильтроэлементов, содержащих ионообменную смолу, определяется производителем. Полностью выработанные катиониты подлежат утилизации.

Большой выбор фильтров и сменных фильтроэлементов в нашем интернет-магазине

Поможем в выборе фильтра и ответим на вопросы по тел. +7 (499) 398-02-35, через форму обратной связи или в комментариях к статье.