Ионообменный фильтр для воды: устройство, принцип работы и эксплуатация

Описание и характеристика ионообменных фильтров для очистки воды

В воде, поступающей в дом, может содержаться избыток вредных солей, негативно воздействующий на человеческий организм. Вследствие чего в нём образуются камни.

Также жёсткая вода вредит нагревательным составляющим отопительной техники и стиральных машин. Поэтому необходимо понижать жёсткость воды. А чтобы это процесс получился наиболее эффективным, следует применять ионообменные фильтры.

Описание метода фильтрации

Ионообменные фильтры для обработки жидкости – это специальная автоматическая система, способная снизить жесткость воды (убрать излишек магния и кальция). Этот процесс работает за счет ионообменной смолы.

Разбирая данный процесс детальнее, требуется изучить принцип функционирования, структуру и модификации такого фильтра.

Принцип действия

Наибольшей эффективностью характеризуются модели с водородными смолами. Тяжёлые металлы и радиоактивные компоненты, следуя через это устройство, захватываются. Их место занимает безвредный водород.

Также есть натриевые приборы. Они заменяют металлические ионы на натриевые. В итоге получается переизбыток солей, и проходят щелочные реакции.

Вследствие такого очищения меняется кислотно-щелочные показатели воды. Из-за этого нарушаются обмен веществ в организме. Но в целом, такие соли не опасны для человека и не формируют накипи на бытовых приборах.

В ионном обмене ключевую роль играют специальные смолы. Это неорганические соединения, насыщенные порами и выпускающиеся в гранулах. Их нужно периодически очищать. А регулярность этой операции обуславливается уровнем загрязнения воды и загруженностью прибора.

Устройство

Его составляющими являются:

Пластиковый или стальной корпус высокой прочности.
Картридж со смолой.
Трубопроводы.
Верхний и нижний распределители. Они отвечают за равномерный объём воды.
Ёмкость для регенерирующего состава.

В центре корпуса сосредоточен фильтрующий блок, для создания которого применён ионообменный волокнистый материал. За ним находятся сетчатый фильтр, который механически удерживает мусор, и ионообменный отсек.

Завершением конструкции является фильтр тонкого очищения. Для устранения газов из воды в корпусе есть специальные отверстия.

Плюсы и минусы очистителей

Достоинства ионообменных фильтров таковы:

Бесшумная работа. Это очень комфортный вариант для домашнего применения.
Высокий уровень очищения воды из стока и из водопровода. Приборы эффективно устраняют тяжёлые металлы и радиоактивные элементы, а также блокируют бактерии, пестициды, элементы нефтяной продукции, ядовитые смеси.
Лёгкость обслуживания и доступность картриджей. Их просто менять самостоятельно, не обращаясь к специалистам.
Удержание минерального состава воды и её наполнение ионами с отрицательным зарядом. В результате чего преобразуются органические соли. А их организм усваивает намного легче.

Недостатки:

Необходимо постоянно обновлять их наполнитель.
Строгое следование критериям утилизации использованных смол.
Некоторые модели довольно медленно очищают воду. Хотя это больше присуще старым приборам. В современных модификациях есть специальные ускорители процесса – катализатора обмена.
Стоимость.

На что обращать внимание при выборе?

До покупки фильтрующей системы:

Анализируется уровень жёсткости воды, и выявляется продуктивность её умягчения.
Определяется его КПД и мощность, подходящая для системы.
Изучаются предполагаемые условия его работы и потенциальная интенсивность эксплуатации.

Если требуется очищать промышленные стоки или умягчать значительные объёмы воды, то лучше покупать солидную промышленную модель с автоматической регенерацией.

Почти все модификации требуется дополнять угольным фильтром. Это необходимо для полноценной качественной очистки воды, после которой она становится пригодной для питья.

При выборе модели учитывайте способы замены ионов солей: натрий или водород. От вида фильтра обуславливаются кислотно-щелочные показатели очищенной воды.

Также фильтрующие приборы отличаются друг от друга по производительности.

Она имеет прямую зависимость от объёма фильтрующих загрузок и вектор восстанавливающего потока. По последнему есть разделение аппаратов на прямоточные и противоточные.

Большие модификации – это колонны с автоматической регенерацией наполнителя. Они образованы тремя блоками. Контроль над потоком жидкости в них осуществляет особый клапан, находящийся под процессором электронного типа.

Восстановительный контейнер наполняется поваренной солью. По степени истощения смолы в него добавляется вода, и промывается наполнитель.

Эксплуатация

Чтобы фильтр работал эффективно и максимально долго, требуется постоянно реанимировать специальный картридж и рабочую смолу.

Как часто нужно менять? Каждая модель фильтра обслуживается по индивидуальному графику. В их документах обычно отражаются средние значения на основе типовых норм. В учёт не берётся уровень загрязнения воды.

В целом, интервалы для замены следующие:

2-6 недель для модели на 150-350 л или кувшина.
3-8 недель. Это критерий для насадки на вентиль.
3-12 месяцев для магистральной сети.
1-2 года – технологии с обратным осмосом.

Тонкости регенерации смолы

Для восстановления первоначальных качеств смолы используется поваренная соль в пропорции 100 г на литр воды.

Если из прибора можно достать смолу, то используется 3 литра такого состава. В обратном случае – 5 л.

Алгоритм работы с извлечением смолы:

Её изъятие.
Смола помещается на 6-8 часов в ёмкость с очищающим составом. Примерно раз в час помешивается.
Смола промывается несколько раз очищенной водой.
Её засыпка в колбу.
Сборка фильтра. Сливается некоторый объём воды, пока не пропадёт солёный привкус.

Действия без извлечения смолы:

Достаётся картридж.
Открывается крышка.
Через него проливается 2-3 л состава.
Он погружается на 8-10 часов в резервуар с раствором.
Состав пропускается через смолу.
Картридж промывается чистой водой.
Сборка прибора, слив воды для устранения солёного привкуса.

Если после восстановления смола не даёт должного эффекта, приобретается новый картридж, либо меняется загрузка. По факту после 3-4 промывки требуется замена картриджа.

В видео можно ознакомиться наглядно с процедурой регенерации фильтра с ионообменной смолой:

Производители

Наибольшей популярностью пользуются 3 следующие компании:

Аквафор

Российская компания из Санкт-Петербурга, с 1992 года специализирующаяся на производстве фильтров для жидкости и сорбентов.

Особенности продукции:

В кувшинных моделях используются электронные датчики заполнения и контроля над картриджем.
В магистральные и проточные устройства встроено волокно Аквален. Оно позволяет добиваться стабильные результатов очищения долгий период.
Фильтры с опцией WaterBoss. Это устройства с автоматическим контролем и очищением.
Эффективно блокируют механические примеси и борются с бактериями.

Барьер

Российская компания с 1993 года выпускающая фильтры бытового назначения. Имеет 4 производственные точки в крупных городах.

Особенности фильтров:

Выпуск собственной ионообменной смолы.
Уникальное механическое очищение – опция для кувшинных моделей.
Высокая надёжность и долговечность.
Очень аккуратная упаковка для каждой модели.

Гейзер

Производитель бытовых установок с широким ассортиментом.

Особенности продукции с ионным обменом:

Пропускной потенциал до 3 л в минуту для некоторых моделей.
Наличие установок с системой связывания солей. Они эффективно фильтруют жёсткие осадки.
Применение полифосфатов в фильтровальных блоках.

Заключение

Фильтры с ионным обменом эффективно очищают и умягчают воду, а также удерживают кислотно-щелочное равновесие.

Это очень популярные устройства, представленные в хорошем ассортименте в виде кувшинов, проточных систем под мойку и т.д. Благодаря ним хозяева устраняют угрозы для себя и многих бытовых аппаратов.

Что такое ионообменный фильтр для очищения воды: как выбрать, принцип работы и устройство

Пить воду из крана можно далеко не всегда, поскольку в ее составе содержатся различные примеси и вредные компоненты. С целью очистки питательной влаги люди используют различное фильтрующее оборудование. Нередко они устанавливают в доме ионообменный фильтр для очистки воды.

Устройство ионных фильтров

Ионообменные фильтры представляют собой специальную очистительную систему, которая включает в себя пластиковый или стальной корпус, картридж со смолой, распределительные устройства и емкость для регенерирующего раствора. В центре расположен фильтрующий блок. Его изготовляют на основе ионообменного сырья с волокнистой структурой.

Дальше установлен сетчатый фильтр, удерживающий механический мусор, и ионообменник. Этот узел запускает процесс обмена ионов тяжелых металлов в более легкие и безопасные соединения. Еще строением системы предусмотрено наличие фильтра тонкой очистки. Чтобы отводить растворенные газы, в корпусе закрепляются специальные отверстия.

Доступные на рынке фильтры характеризуются разными показателями КПД. Они определяются объемом загрузки и направлением регенерирующего потока. В зависимости от последнего свойства выделяют противоточные и прямоточные системы.

Габариты таких агрегатов определяются сферой их применения и рабочими характеристиками. Чтобы обрабатывать большие объемы сточной или сильно загрязненный воды нужно использовать крупногабаритный фильтр с повышенной мощностью. Для бытового использования подойдет компактная модель.

Они могут обладать съемным картриджем, который несложно заменить и восстановить в случае выхода из строя. Большие устройства выполнены в виде специальных колонн, поддерживающих автоматическое обновление наполнителя. В большинстве случае конструкция состоит из 3 блоков.

Для регулировки потока воды используется специальный клапан, который находится под электроникой. В восстановительном резервуаре размещается поваренная соль. Если ионообменная смола теряет свои свойства, в емкость закачивают жидкость и производят промывку наполнителя.

Принцип действия ионообменного фильтра

Ионообменная очистка необходима при повышении минерализации до 100 мг солей на 1 л воды. Наивысшей производительностью характеризуются фильтры на основе водородных смол. Сталкиваясь с таким оборудованием, тяжелые металлы, токсические или радиоактивные элементы превращаются в безопасный водород, а из жидкости выходят соли кальция и магния.

Натриевые установки обменивают ионы металла на ионы натрия, что повышает содержание солей и запускает щелочные реакции. Это изменяет кислотно-щелочной баланс и оказывает негативное воздействие на человеческий организм. Но сами элементы безопасны для бытовой техники.

Рабочее вещество является неорганическим и пористым. Для эффективной работы очистительного оборудования нужно периодически очищать смолу. Частота таких процедур определяется интенсивностью эксплуатации системы. Чтобы обработать смоляной картридж, следует воспользоваться поваренной солью и кислотой лимона.

Заявленный производителем срок службы составляет не меньше 3 лет. С помощью ионообменного фильтра для очистки воды можно смягчить ее и вывести из состава ионы стронция, хрома, железа и прочих тяжелых примесей.

Особенности очистки воды ионообменным способом

Методика ионообменной очистки воды пользуется большой популярностью и применяется как для промышленных, так и для бытовых целей. Поскольку жесткость питьевой жидкости появляется в результате скопления солей магния и кальция, обмен ионной меняет их уровень и восстанавливает нормальный состав.

Обработка способствует преобразованию минеральных солей в другие химические структуры с сохранением свойств воды.

Для очистки жидкости в фильтр помещается специальный ионит, после чего он заполняется водой. Жидкость начинает просачиваться сквозь ионообменник, что приводит к изменению ее химической структуры.

При отмене аэрации такая технология не вызывает выпадение солей жесткости в осадок, что лишает пользователей необходимости устанавливать дополнительные фильтрующие системы.

Лучшие 3 ионных фильтра

В продаже предлагается большое количество фильтров с ионообменным принципом действия. Однако некоторые модели заслуживают особого внимания и занимают лидирующие места в рейтингах.

К таким относится умягчитель для умягчения воды Ecosoft FU 2472CE15. Он предназначается для промышленного использования и способен обрабатывать до 11,7 м3 жидкости в час.

Среди плюсов системы выделяют отсутствие накипи и отложений в процессе работы, минимальные расходы на обслуживание, большой срок службы ионообменной смолы (до 5 лет), а также поддержку защиты от скачков напряжения. Существует множество способов смягчения воды, но обмен ионов считается наиболее востребованным.

В списке лучших фильтров находится модель BWT AQA PERLA 30. Она обладает компактными габаритами и следующими рабочими свойствами:

Универсальность. Система подходит как для небольших частных домов, так и для крупных предприятий.
Приятный вкус воды после обработки. Питательная влага становится мягкой и вкусной. При этом после приема душа кожа эластичная и приятно пахнет.
Простота обслуживания.
Наличие опции BIO.

Устройство серии Ecosoft FU 0844CE Twin разработано для бытового применения. Оно может выдавать до 1,3 м3 чистой воды за час работы, устраняя проблему образования накипи на бытовых приборах. Затраты на обслуживание системы минимальные, а заявленный срок службы превышает 5 лет. Агрегат поддерживает автоматизацию работы и не боится скачков напряжения.

Критерии выбора ионного фильтра

Отправляясь на поиски оборудования с методом очистки воды ионным обменом, необходимо объективно оценить некоторые критерии выбора. Среди них:

Степень жесткости. Этот показатель влияет на требуемую интенсивность обработки. Чрезмерно жесткая вода может привести к поломке бытовых приборов, поскольку на их поверхности начнут накапливаться накипь и прочие загрязнения. Для определения уровня жесткости применяется специальное вещество, которое приобретает соответствующий цвет после погружения в воду. По мере увеличения показателей понадобится больше ионно-обменных смол.
Показатели производительности. Они отображают допустимый объем очищенной жидкости, которая получается через 1 минуту работы. Чем выше значение, тем быстрее будет происходить очистка.
Необходимость регенерации. Указывает на среднюю периодичность восстановления рабочего вещества при частом использовании системы. В Москве ионообменная смола для фильтра продается в каждом магазине подобного оборудования, а произвести самостоятельную замену достаточно просто. Средний срок службы равняется 400-700 л обработанной жидкости.
Объем допустимых дренажных вод. Он позволяет определить допустимое количество литров для одновременной обработки, а еще указывает на частоту вброса грязной воды в очистительную систему.
Необходимость резервирования. Поскольку объемы потребления воды зависят от числа членов семьи и количества бытовых приборов, с целью хранения жидкости применяются специальные резервуары.

Достоинства и недостатки ионообменной очистки воды

Ионообменный метод очистки воды пользуется большим спросом и применяется в тех условиях, где показатели минерализации превышают допустимую норму и достигают 100 мг солей на 1 л. Такие агрегаты устраняют проблему сильной жесткости и обладают массой преимуществ. Это позволяет использовать их как для промышленных, так и для бытовых целей.

Среди положительных особенностей выделяют:

Эффективную очистку. С помощью такого оборудования можно не только подготавливать питьевую воду, но и очищать промышленные стоки. Любые другие технологии не обладают аналогичными рабочими свойствами.
Удаление солей жесткости и других примесей, подвергающихся процессу обмена ионов.
Простота использования и настройки.

Однако кроме плюсов система имеет и минусы. Во-первых, пользователю понадобится периодически регенерировать или заменять ионообменную смолу, что влечет за собой ряд финансовых затрат. Во-вторых, рабочее вещество после использования должно подвергаться утилизации. В-третьих, скорость обработки невысокая, т.к. смола для очистки воды не является гидрофильным материалом, а процесс обмена ионов протекает медленно.

Передовые агрегаты лишены многих недостатков. Производители оснащают их катализаторами, которые способствуют ускорению ионного обмена и снижают расход реагентов. В результате фильтр становится максимально производительным и эффективным.

Ионообменный фильтр – идеальный метод очистки воды?

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.

Потенциальные финансовые и временные затраты на покупку сменного картриджа, а также его установку в систему водной очистки.
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).
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:

Максимально возможная степень положительного водоизменения. Неслучайно именно ионообменные установки пригодны в использовании не только в домашних, но и масштабных промышленных условиях.
Более того, помимо умягчения воды, подобные фильтры способны «улавливать» и другие загрязнения, способные к ионному обмену, но отличные от солей жесткости.
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.

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.
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).
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).
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.
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.

Ионообменная очистка воды – советы по устройству

Воду, поступающая в наши квартиры и дома, нельзя назвать идеальной. Проходящая по магистралям централизованного водоснабжения, она имеет определенную степень очистки, но все же это вода невысокого качества. Вода из скважины вообще никак не очищается и содержит многочисленные примеси.

Одной из серьезных проблем качества питьевой воды является наличие в ней солей жесткости (кальциевая и магниевая соли). Об их пагубном воздействии на организм вы можете судить по осадку на поверхности труб, на стенках приборов и элементах бытовой техники. Из-за такого осадка электрочайник, бойлер, стиральная машина могут раньше времени выйти из строя. Все потому, что при нагревании из-за солей жесткости образуется накипь, создающий заторы в трубах. Для решения это проблемы используется ионообменная очистка воды.

Из этой статьи вы узнаете:

Что такое ионообменная очистка воды

Какие фильтры ионообменной очистки воды бывают

Какие достоинства и недостатки у ионообменных фильтров

Как обслуживать ионообменные фильтры

Что такое ионообменная очистка воды

Кальциевая и магниевая соли не зря называются солями жесткости. Они делают воду жесткой. Эта вода крайне неблагоприятная для эксплуатации нагревательных приборов. А о том, как такие соли откладываются в организме человека, говорить и вовсе не приходится. На помощь приходят ионообменные фильтры.

Принцип их действия состоит в том, что специализированные материалы совершают химическую реакцию с водой. И в результате количество жестких солей уменьшается путем преобразования их в соли натрия.

Статьи, рекомендуемые к прочтению:

Ионообменный материал находится в картридже фильтра, и именно он забирает магний с кальцием из воды, отдавая результат химической трансформации – натрий. Вода становится более мягкой и полезной.

Эти фильтры являются обязательными элементами предварительной очистки воды на многих промышленных предприятиях. В частности, ионообменная очистка воды производится в атомной и теплоэнергетике.

Ионообменная очистка воды имеет еще один неоспоримый плюс: она позволяет выборочно чистить воду, то есть удалять ненужные примеси, оставляя все остальные.

Ионообменная очистка воды осуществляется с помощью таких материалов:

специализированные волокнистые материалы;

полимер на основе резорцина для комплексного удаления из воды вредных примесей – арагон.

Каждый из перечисленных материалов работает за счет ионитов – твердых веществ, не способных растворяться в воде. В растворах они осуществляют ионный обмен. Ионообменная очистка воды возможна при наличии двух видов ионов. Первые – содержатся в материале (ионы) и не переходят в раствор, а другие (противоионы) имеют противоположный знак и переходят в раствор, заменяя то же самое количество ионов другого вещества с тем же знаком. Таким образом происходит очищение раствора от тех ионов, которые были замещены процессом ионизации.

Выделим основные группы ионитов:

Все иониты бывают органическими или неорганическими – все зависит от материала, который применяется для фиксации функциональных групп.

Амфолитами называют иониты, которые имеют два типа функциональных групп, потому они удаляют и катионы, и анионы.

Катиониты – это группа ионитов, которые содержат жестко зафиксированные анионы, а обмениваются свободными катионами. Как только ресурс катионов закончится, катиониты станут бесполезными.

Аниониты – в этой группе, напротив, обмен производится незакрепленными анионами. А катионы фиксированы и в обмене не участвуют. Когда анионы закончатся, анионитам нечем будет меняться с анионами, которые содержатся в растворе. Значит, для фильтрации они станут непригодными. В силу того, что производитель знает о емкости используемого для ионообменной очистки воды материала, он указывает период времени, в течение которого фильтр считается пригодным и будет успешно справляться со своей задачей.

Селективные иониты – это группа ионитов, которые действуют целенаправленно, удаляя из воды конкретные вещества. То есть их функциональные группы обмениваются только с ионами определенного вещества. Подобные иониты позволяют удалять из воды даже такие вещества, как бор, радионуклиды и некоторые тяжелые металлы.

Материал для фильтрации бывает регенерируемый, тогда его можно восстановить по истечении определенного срока. Нерегенерируемые фильтроматериалы просто заменяют по окончанию срока службы.

Все иониты отличаются друг от друга набором характеристик. По этим характеристикам мы и узнаем, как будет работать фильтр, который использует их в качестве очистительного материала. В конечном итоге, по характеристикам мы узнаем, как будет проходить ионообменная очистка воды. Вот наиболее показательные характеристики:

Фракционный состав – по гранулометрическим характеристикам ионообменные смолы имеют предел 0,3–2,0 мм.

Обменная емкость – показатель, отображающий количество мг-экв (единица измерения) примеси, которое фильтрующий материал способен удалить до окончания своего ресурса. Емкость фильтра для ионообменной очистки воды указывается в паспорте. Но при регулярном использовании материал стареет и загрязняется, поэтому надо учитывать, что обменная емкость ионита со временем падает. Показатель обменной емкости имеет большое значение, если речь идет об очистке сильно загрязненной воды (например, сточных вод).

Селективность – направленность ионита на удаление конкретных веществ. Ионообменные смолы обычно не обладают высоким показателем селективности.

Прочность к механическим воздействиям – к ним можно отнести и скачки давления в трубах, и истирание материала. Существует зависимость: чем выше прочность ионита, тем меньше его обменная емкость.

Осмотическая стабильность – показатель, говорящий об устойчивости ионита к изменениям в составе воды и воздействию различных веществ. Чем более спокойно ионит реагирует на постоянные изменения состава воды, тем выше считается его осмотическая стабильность.

Химическая устойчивость – отсутствие влияния изменений химических показателей воды на работу ионита по ионообменной очистке воды (ровно реагирует на резко изменяющиеся условия кислотности и щелочности).

Температурная стабильность – способность не изменять своих характеристик при резких изменениях температур воды. В основном многосоставные смолы работают на полную обменную емкость, заявленную в паспорте, при условии, что температура раствора не более 40° С, но часть смол прекрасно функционируют и при температуре до 150 °С.

Ионообменная очистка воды по праву завоевала свою популярность в сфере водоподготовки и фильтрации благодаря своей простоте и умеренным финансовым затратам.

Ионообменные фильтры для очистки воды

Размер фильтра ионообменной очистки воды подбирают в соответствии со степенью загрязненности воды, которая нуждается в фильтрации. Чем грязнее вода, тем больше фильтр. Так, ионообменные фильтры промышленного назначения имеют огромные габариты, тогда как бытовые фильтры успешно умещаются под мойкой.

Ионообменный фильтр для воды: выбор смолы, регенерация, особенности эксплуатации

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.

Принцип работы и преимущества ионообменного фильтра для воды

Вода из-под крана не всегда имеет высокое качество. Это относится, прежде всего, к центральному водопроводу. Из скважины получают более чистую воду, но и она содержит примеси. Чаще всего присутствуют кальциевые и магниевые соли, которые называются солями жесткости. Они способны образовывать осадок и откладываться на поверхностях труб и приборов. Особенно страдают водонагревательные приборы, например, бойлеры, стиральные машины. Во время нагревания воды соли быстрее оседают и появляется накипь. Этот осадок создает заторы в трубах, забивает сантехнику, выводит из строя бытовые приборы. Для очищения воды от таких компонентов используют ионообменный фильтр для воды. Способ ионного обмена один из самых эффективных методов смягчения.

Достоинства и недостатки ионообменной очистки воды

Метод ионного обмена используют в тех случаях, когда минерализация воды довольно высокая, т.е. составляет более ста миллиграммов солее на один литр воды. Ионообменные установки способны справиться со значительной жесткостью.

Рис. 2 Процесс очистки воды ионообменными смолами

У ионообменного метода умягчения воды имеется немало преимуществ. Благодаря этому она получила широкое распространение в промышленности, а также в быту. Но не всегда способ очистки с применением ионного обмена является оптимальным. Имеются у него и минусы, которые делают неоправданным использование такого метода водоподготовки.

К положительным характеристикам относятся следующие.

Ионообменные фильтры обеспечивают максимальный уровень очистки. Они могут применяться не только для подготовки питьевой воды, но и для очистки промышленных стоков. Прочие методы не способны обеспечить достаточный уровень очистки.
Этот способ устраняет не только соли жесткости, но и другие растворенные загрязнения, которые способны к ионному обмену.
Прибор прост в устройстве и использовании. В нем нет сложных частей. Процесс обслуживания включает замену картриджей или восстановление ионообменной смолы.

К недостаткам относят:

Необходимость восстанавливать или заменять реагирующий компонент, что приводит к дополнительным затратам.
Использованную ионообменную смолу требуется утилизировать.
Скорость фильтрации низкая, поскольку ионообменная смола не гидрофильный материал и медленно обменивается ионами.

Стоит отметить, что в современных фильтрах недостатки учтены и уменьшены. Для ускорения ионного обмена используют катализаторы, реагенты расходуются в минимальных количествах.

Все показатели в совокупности делают ионообменный фильтр оптимальным оборудованием для очистки воды от солей жесткости и некоторых других загрязнителей.

Особенности процесса ионного обмена

В основе метода ионного обмена лежит способность определенных веществ изменять ионный состав воды. Такие вещества называются ионообменными смолами.

При просачивании воды с растворенными веществами через фильтрующий наполнитель происходит замена одних ионов на другие. При умягчении воды ионообменная смола задерживает ионы магния и кальция, отдавая взамен ионы натрия. В результате химический состав воды изменяется. При этом получившиеся соли не оказывают негативного воздействия. Они не откладываются в виде накипи и не вредны для человека. Также действует смола и на другие растворенные вещества, задерживая опасные компоненты.

Рис. 3 Технология ионного обмена

Ионообменные смолы – неорганическое вещество с множеством пор. В них вносят различные добавки, улучшающие процесс водоподготовки. Выпускается вещество в виде гранул. Форма и размеры у них бывают самыми различными.

В процессе работы фильтра происходит изменение ионного состава смолы. Скорость процесса зависит от степени загрязненности воды. Через некоторое время ионообменную смолу требуется восстанавливать. Для этого используют поваренную соль или лимонную кислоту.

Восстановление происходит не полностью. Часть замещенных ионов остается на месте, поэтому постепенно ресурс наполнителя вырабатывается. После нескольких циклов смолу в фильтре требуется заменять. Примерный срок службы при правильном восстановлении, которое проводится регулярно, составляет около трех лет.

Оборудование для ионообменной фильтрации

Поскольку сферы применения ионообменных фильтров разнообразны, то и технические характеристики приборов существенно отличаются. Для очистки сточных вод, отличающихся сильной загрязненностью, используют фильтры большого размера, а для бытовых целей подойдут небольшие модели.

В настоящее время фильтры, работающие на основе ионного обмена, представлены приборами из двух групп. Первая группа – модели относительно небольшие, имеющие сменный картридж. Ко второй группе относятся ионообменные колонны. Агрегаты габаритные, состоящие из нескольких взаимосвязанных частей. Обычно в них имеется система автоматической регенерации фильтрующего наполнителя.

Рис. 4 Внешний вид ионообменных фильтров для очистки воды

Ионообменные колонны состоят из трех блоков. В рабочей емкости осуществляется процесс фильтрации, в нем находится ионообменный наполнитель. Выглядит она как герметичный баллон или бак.

Поток воды регулируется клапаном. На нем находится электронный процессор.

Помимо этого, устанавливают восстановительную емкость. В нее засыпают соль. Когда смола истощается и требуется регенерация, то вода подается в восстановительную емкость. Получается насыщенный солевой раствор, которым промывают наполнитель. Промывка осуществляется до максимального восстановления.

В случае картриджных фильтров после истощения наполнителя существует два варианта. В первом случае картридж просто заменяют, т.к. он не восстанавливается. Во втором случае, при использовании регенерирующих картриджей, их вручную промывают в насыщенном растворе поваренной соли, а затем в чистой отфильтрованной воде.