Стандартные сильноосновные аниониты - это смолы, характеризующиеся избирательностью или относительным сродством по отношению к удаляемым ионам согласно следующему ряду: сульфат, нитрат, хлорид, бикарбонат ионы. Это означает, что реакция обмена между водным раствором и смолой будет протекать, если анион, находящийся в растворе, стоит в этом ряду перед анионом, находящимся на смоле. Применение стандартных сильноосновных анионитов требует осторожности и тщательного контроля при использовании их для очистки воды, содержащей нитраты, т. к. возможен эффект постепенного накопления и затем внезапного выброса нитратов за счет вытеснения их сульфат-ионами, которые обладают большим относительным сродством. Рассматриваемые загрязняющие вещества влияют на здоровье человека, поэтому данные смолы могут применяться только в системах с очень жестким контролем расходуемой воды с тем, чтобы регенерация проводилась до того, как начнется проскок нитрат-ионов. 

Поверх слоя катионита водоумягчительной установки необходимо уложить слой сильноосновного анионита толщиной не менее 152,4 мм, но не более 304,8 мм. 

 Следует помнить, что водо-умягчительная способность была в определенной степени снижена, поэтому это снижение должно быть компенсировано эквивалентным повышением регенерационной способности.

Вначале необходимо уменьшить величину обратного потока на 30-50 %.  

Удвоить время обратного потока.

Расчет количества добавляемой смолы SBA взамен удаляемой водоумягчительной смолы производится путем замены одного объема на другой с учетом насыпной плотности. Так, насыпная плотность смолы SBA составляет 672,777-704,814 кг/м3. Плотность водоумягчительной смолы не менее 800,925 кг/м3. С учетом сказанного объем слоя смолы высотой 152,4 мм, укладываемого сверху в емкость диаметром 203,2-228,6 мм взамен умягчительной смолы, составляет 7,08 дм3, в емкости диаметром 301,8 мм для слоя такой же высоты объем будет составлять 9,44 дм3.

При использовании стандартных сильноосновных анионитов следует обращать внимание на возможный проскок удаляемых ионов. Фактор проскока очень важен, т. к. он напрямую связан с относительным сродством. В начальный период цикла ионообмена из раствора одинаково хорошо удаляются сульфаты, нитраты и бикарбонаты, т. к. на смоле имеется множество несвязанных радикалов. По мере удаления бикар-бонатов показатель рН в начальный период снижается и может стать слишком низким, что может вызвать необходимость дополнительной обработки воды. Если цикл обмена продолжить, то согласно ряду относительного сродства все большее количество ионов сульфата и нитрата оседают на смоле, в результате бикарбонат-ион начинает вытесняться и показатель рН возвращается на нормальный уровень.

В дальнейшем, когда все большее количество ионов сульфата собирается на смоле, уже нитрат-ион вытесняется в обработанную воду.

Проскок характеризуется величиной отношения содержания нитрата к сумме нитрата и сульфата. Чем выше это отношение, тем меньше проскок. 

Слой смолы нужно регенерировать до того, как ионы нитрата начнут проскок. Поэтому очень важно всегда производить расчет обменной емкости. Данные для расчета должны предоставляться производителями оборудования или смолы.

Такие расчеты должны учитывать относительное количество в воде сульфатов и нитратов. Если необработанная вода содержит мало сульфатов или вообще их не содержит, этой проблемы не существует или она присутствует только в очень небольшой степени.

Для определения обменной емкости смолы по удалению тех или иных загрязнителей важно правильно оценить их количество. При этом необходимо привести все расчеты к общему знаменателю, в качестве которого выступает карбонат кальция СаСО3. Анализы воды могут оперировать концентрациями ионов, выраженных по-разному, например, в виде непреобразованных ионов - нитрат как NO3, сульфат как SO4. В некоторых анализах под нитратом подразумевается ион азота N, а в некоторых используется преобразование азота и других заменяемых анионов, включая сульфат, в их соответствующие эквиваленты карбоната кальция. Важно знать, о чем идет речь в определенных анализах. Например, нормативом для питьевой воды по нитратам является концентрация в 10 ррм в пересчете на ион азота N, либо 45 ррм в виде NO3. Следует сказать, что речь идет об одних и тех же концентрациях, выраженных различным образом.

Если уровень нитратов выражается через ион NO3, он приводится к СаСО3 умножением на 0,8. Если речь идет о содержании нитратов в пересчете на N, показатель следует умножать на 3,6. Для SO4 коэффициент приведения к СаСО3 равен 1,04. Для других заменяемых ионов коэффициент умножения для приведения к СаСО3 хлорида равен 1,41, бикарбоната - 0,82.

Этот вариант может использоваться в ситуациях с высоким уровнем содержания нитратов, особенно на фоне высокого показателя жесткости воды (превышение более 10 gpg), или содержания железа выше 1 ррм. При этом может использоваться стандартное оборудование для умягчения воды с учетом описанных в I мер по уменьшению расхода и увеличению длительности обратной промывки. Обычно такая установка по удалению нитратов имеет толщину слоя смолы не менее 609,6 мм.

Из-за проблем выброса нитратов в стандартных смолах SBA производители смол создали смолу SBA, селективную к нитратам. Эта смола не только удаляет нитраты, но при этом имеет большее сродство к нитратам, чем к сульфатам.

Для такой смолы предыдущий список, от самого сильного сродства до самого слабого, выглядит так: нитраты, сульфаты, бикарбонаты.

Селективная к нитратам смола является блестящей разработкой в области технологии удаления нитратов, но это совсем не предполагает, что она защищена от неквалифицированного применения или что она является самым эффективным средством в любых условиях. Так же как стандартная смола SBA может вызвать сброс нитратов, если позволить выйти за ее расчетный запас обменной емкости, селективная к нитратам смола SBA может вызвать сброс сульфатов, а позже и нитратов, если вовремя не произвести ее регенерацию.

Перепечатано с сокращениями из журнала Watertechnology № 5, 2003.

Перевод с английского Л. И. Баранова.

Техническое редактирование П. П. Дебелого