Вестник Кольского научного центра РАН. 2017, №1.

Очистка воды от сульфатов методом ионного обмена Метод ионного обмена основан на применении катионитов и анионитов, сорбирующих из обрабатываемых сточных вод катионы и анионы растворенных солей. В процессе фильтрования обменные катионы и анионы заменяются катионами и анионами, извлекаемыми из сточных вод. Это приводит к истощению обменной способности материалов и необходимости их регенерации. Наибольшее практическое значение для очистки сточных вод приобрели синтетические ионообменные смолы — высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными на ней ионообменными функциональными группами. Ионообменные смолы представляют собой материалы, содержащие большие полярные обменные группы. Процесс заключается в обмене ионов или молекул между твердой и жидкой фазами без существенных изменений в структуре твердой фазы. Один из целевых ионов, по сути, удаляется из жидкой фазы и прикрепляется к твердой фазе в обмен на другой ион (обычно водорода или гидроксила); таким образом, целевой ион становится неподвижным. Для очистки воды от сульфатов нашли применение анионообменные смолы сильного основания [30]. Анионитами являются смолы, извлекающие из воды анионы соединений с определенной избирательностью — характеризуются относительным родством в отношении удаляемых ионов по следующему ряду: OH- < F" < H 2BO4 < HCO3< Cl"< NO3< HSO4 . Условие протекания реакций обмена анионов между смолой и водным раствором — расположение анионов, содержащихся в растворе, левее функциональной группы анионов, находящихся в смоле. В случае CaSO 4 сульфат, будучи анионом, будет заменен на гидроксил на положительно заряженной смоле (анионообменная смола), а катион кальция заменится на водород на отрицательно заряженной смоле (катионообменная смола). Как и в случае обратного осмоса, образование CaSO4 происходит по известным реакциям. Модифицированный способ ионного обмена для обработки кальциевых сульфатных вод получил название GYP-CIX (Gypsum Ion Exchange) (рис. 4). GYP-CIX — процесс, в котором используют недорогие реагенты, такие как известь и серная кислота, для регенерации смолы [1, 2]. Уменьшение концентрации гипса в сточных водах снижает потенциал коррозии. Кроме того, чистый гипс является товарным продуктом для промышленности строительных материалов и других отраслей. Уравнения реакций: Я2-Са + Н ^О 4 = 2Я-Н + CaSO4, регенерация катиона; R2-SO4 + Са(ОН)2 = 2Я-ОН + CaSO4, регенерация аниона. Электродиализ — метод, основанный на избирательном переносе ионов через перегородки, изготовленные из ионитов (мембраны) под действием электрического тока. Обычно используют пакеты из чередующихся анионо- и катионообменных мембран. Ионообменные мембраны проницаемы только для ионов, имеющих заряд того же знака, что и у подвижных ионов. Изготавливаемые установки типа ЭДУ, ЭХО и др. предназначены для обессоливания природных вод. Применение реверсирования тока значительно улучшает процесс, при этом меняется полярность электродов (катод становится анодом и наоборот), а камеры обессоливания и концентрирования меняются местами. В ходе переполюсовки с мембран удаляются Методы снижения концентрации сульфата в сточных в о д а х . ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 1/2017(9) 107