Сорбция-десорбция угольной кислоты

Смешанный слой получил наибольшее распространение для окончательной очистки воды от бикарбонатов и бисиликатов. Поэтому очень важно выяснить, насколько изложенные выше закономерности распространяются на сорбцию смешанным слоем бисиликат- и бикарбонат-ионов, склонных к гидролизу.

В смешанном слое ионитов неотрегенерированная часть каждого из них после перемешивания достаточно равномерно распределена по всему слою и, как показано, не влияет на удельное сопротивление воды, если солевые формы ионитов не гидролизуются.

Даже незначительная примесь бикарбонатной формы анионита в слое препятствует получению высокоомной воды. Абсолютная же величина добавки НСО₃-ионов в воду, снижающая удельное сопротивление с 12—14 до 3—4 МОм-ем, очень мала. Отметим также, что промышленные фильтры смешанного действия, подготавливаемые к работе без излишней скрупулезности, после соответствующей отмывки позволяют получать высокоомную воду.

Разрешение этого кажущегося противоречия найдено при исследовании процесса отмывки водой анионита в НСО₃-форме. Продукты гидролиза вымываются обессоленной водой с закономерностью.

Как показал расчет, для получения с помощью фильтра смешанного действия воды с удельным сопротивлением 1, 2, 5 и 10 МОм-см при отмывке слоя после регенерации в течение 60 мин со скоростью 25 м/ч остаточная концентрация НСО₃-ионов по всему слою анионита не должна превышать 284, 75, 18 и 6,5 экв/л влажной смолы. По отношению к полному насыщению анионита АВ-17 НСО₃-ионами это соответствует степени регенерации анионита 52, 87, 97 и 99,9%. Высокая степень регенерации достигается при обработке анионита очень большим избытком щелочи (квалификации «ч» или «чда»). Был предложен другой метод, заключающийся в том, что анионит вначале переводят в негидролизующуюся форму с помощью избытка сильной кислоты, оставшейся от регенерации катионита. Затем его регенерируют при обычных расходах щелочи (2—4-кратные количества от стехиометрических). Такой способ регенерации имеет два преимущества: при пропускании кислоты через слой анионита выделяются пузырьки СО₂, способствующие флотации и тем самым облегчающие отделение слоя анионита от слоя катионита; кроме того, при регенерации Сl-форм анионита расход щелочи меньше, чем при регенерации НСO₃-формы, поскольку в последнем случае наряду с извлечением НСО₃-ионов происходит и их перевод в СO₃-ионы.

Если НСO3-ионы полностью удалены из фазы ионита, остается решить, какой высоты должен быть смешанный слой, чтобы НСО₃-ионы, вымываемые из верхнего, полностью отработанного слоя анионита не попадали в фильтрат, а задерживались в колонке. Теоретическое решение этой задачи затруднено из-за отсутствия в литературе показателей константы обмена и кинетической константы р. Для анионита АВ-18, содержащего 2% сорбента в НСО₃-форме, она оказалась равной 25 см при линейной скорости обессоливания 25—35 м/ч.