Системы деионизации воды: их назначение и особенности

Системы деионизации предназначены для полного удаления ионов и радионуклидов из воды. Они доводят концентрацию солей до минимальных значений — всего несколько микрограммов на литр. Это позволяет получить воду с очень высоким уровнем обессоливания, где удельное сопротивление достигает практически абсолютного значения — 18,2 МОм∙см.

Особенности ультрачистой деионизированной воды

Деионизированной является вода, в которой отсутствуют как положительно, так и отрицательно заряженные ионы. Ее чистота превышает 99 %, что делает жидкость практически чистым химическим соединением H₂O. Определить деионизированную воду можно по такому параметру, как удельное электрическое сопротивление. В России существует нормативный документ, регламентирующий состав такого продукта — ОСТ 11.029.003-80. Согласно ему, деионизированная вода делится на три категории:

1. Марка А. Представляет собой ультрачистую воду с удельным электрическим сопротивлением 18 МОм∙см, которую получают благодаря многоступенчатой фильтрации, обратному осмосу, стерилизации и одному-двум этапам финишной деионизации.
2. Марка Б. Чистая вода с сопротивлением более 10 МОм∙см. Для ее получения обычно требуется лишь один финишный этап деионизации.
3. Марка В. Очищенная вода с сопротивлением выше 1 МОм∙см, которая может быть произведена даже без финишной деионизации, если применяется двухступенчатый обратный осмос.

Как получают деионизированную воду

Процесс деионизации основывается на прохождении воды через ионообменную смолу, состоящую из катионита в форме Н⁺ и анионита в форме OH⁻. В результате взаимодействия этих смол с ионами из воды последние заменяются на Н⁺ и OH⁻, которые образуют чистую воду. Пример химических реакций, происходящих при этом:

• Na⁺ + Cl⁻ → Na⁺ удерживается смолой, а вода очищается.
• Ca²⁺ + SO₄²⁻ → ионы замещаются и образуется H₂O.

Рабочие фильтры для деионизации

Когда через фильтры проходит вода, смола извлекает ионы до тех пор, пока их количество не достигнет максимальной емкости смолы. По мере накопления ионов, ионообменная способность смолы истощается. В такой момент наступает насыщение, и смола уже не может эффективно очищать воду. Чтобы восстановить ее свойства, необходимо провести регенерацию, обработав катионит кислотой, а анионит — щелочью, либо заменить фильтрующий материал.

Способы получения ультрачистой воды

Чтобы получить ультрачистую воду, применяются фильтры смешанного действия или установки электродеионизации.

Фильтры смешанного действия

Фильтры смешанного действия (ФСД) состоят из корпуса, оголовка, системы дренажа и фильтрующей загрузки. Они предназначены для удаления анионов и катионов из воды за счет пропускания ее через слой смолы, состоящей из катионитов и анионитов. ФСД обладают рядом преимуществ:

• долговечность благодаря использованию износостойких материалов;
• возможность адаптации к конкретным технологическим требованиям;
• надежный метод деминерализации воды.

Электродеионизация воды

Процесс электродеионизации основан на комбинации нескольких методов, таких как ионный обмен и электродиализ. В ходе этого процесса под действием электрического поля ионы выводятся через мембраны в концентрат, а смола автоматически регенерируется за счет ионов Н⁺ и OH⁻, которые образуются при электролизе воды. Преимущества электродеионизации включают:

• низкие затраты на эксплуатацию;
• постоянная регенерация смолы;
• отсутствие необходимости в химических реагентах;
• долговечность системы без необходимости замены смолы.

Где используются системы деионизации воды

Системы деионизации применяются для окончательной очистки воды, обычно после обратного осмоса, когда требуется достичь максимальной степени очистки. Такие системы востребованы в различных отраслях:

• Энергетика. Очистка воды для паровых котлов.
• Микроэлектроника. Изготовление плат и полупроводников.
• Медицина. Использование в гемодиализе и других процедурах.
• Фармацевтика. Подготовка воды для создания лекарственных средств.
• Оптика и производство стекла. Очистка стеклянных элементов.
• Лаборатории. Применение для экспериментов и исследований.

Таким образом, деионизация позволяет получать воду с исключительной степенью чистоты, что необходимо в самых требовательных отраслях.