Главная > Статьи > Страница11
Аммиак – легко растворимый в воде газ с химической формулой NH3. Аммиак – продукт распада азотсодержащих органических соединений. Аммиак может присутствовать в воде в двух равновесных формах гидроксида аммония (NH4OH) и иона аммония (NH4+). Повышенные концентрации форм аммиака в подземной воде объясняются естественным загрязнением продуктами биологического разложения азотсодержащих соединений или контактом с поверхностными водами, загрязненными сельскохозяйственными или животноводческими отходами или канализационными стоками.
Аммиак и аммоний – трудноудаляемые из воды примеси. Аммоний удаляется в процессе деионизации катионообменной смолой в водородной форме, регенерируемой раствором кислоты. Для бытового применения этот метод не адаптирован. В бытовых системах водоснабжения содержание аммония в воде можно эффективно и весьма экономично уменьшить с помощью ионного обмена с применением цеолита, регенерируемого раствором поваренной соли (NaCl). Применяя синтетические или природные цеолиты на основе алюмосиликата натрия содержание аммония можно уменьшить с 20 мг/л до 1 мг/л при линейной скорости обработки до 10 м/час. Емкость природных цеолитов по аммонию составляет приблизительно 25% от емкости синтетического цеолита.
Такие стандартные методы как обратный осмос и угольная сорбция не эффективны в отношении удаления аммиака из воды. Синтетические и природные цеолиты – лучший пример ионообменных материалов, способных удалять аммоний. Синтетические цеолиты Crystal-Right CR-100 и CR-200 – эксперты в удалении аммония на основе «ионного обмена» и полноценно восстанавливают свою емкость регенерацией водным раствором хлорида натрия (NaCl) с добавлением гипохлорита натрия (NaOCl). Количество NaOCl определяется исходным количеством аммиака в воде и информацией, полученной в процессе пилотных испытаний. Емкость по аммонию синтетического цеолита составляет около 1 грамма на 1 литр цеолита.
Регенерация Crystal-Right может сопровождаться испарением большого количества газообразного аммиака. Один из вариантов предупреждения накопления паров и газов в закрытом пространстве — отказ от размещения гидравлического разрыва дренажной линии фильтра в пространстве помещения.
Если вода содержит аммиак в составе хлораминов (результат предварительного хлорирования воды, содержащей аммиак) применяется предварительная угольная фильтрация для разрушения связи аммиака и хлора. Для разрушения хлораминов применяют активированный уголь с усиленными каталитическими свойствами. Хлор поглощается углем, аммиак углем практически не поглощается. Предварительная угольная фильтрация не требуется для нехлорированной воды, содержащей аммиак. Процесс угольной сорбции нужен только для удаления хлора из хлор-аминовой связи.
Классическое катионирование в натриевой форме может быть применено только для аммиака в ионной форме аммония. Для этого рН воды должен поддерживаться на уровне не более 7,2. Нужно понимать, что цеолит в воде с высокой жесткостью будет обладать пониженной емкостью из-за одновременного сродства ионов кальция, магния и аммония.
Двухступенчатое катионирование.
В случае повышенной жесткости воды, содержащей аммоний, предпочтительно двухступенчатое катионирование. На первой ступени – снижение жесткости, на второй — удаление аммония.
Аммоний-селективные цеолиты.
Селективность Crystal-Right обусловлена наличием в структуре различных функциональных центров ионного обмена — одновалентного ионного обмена и многовалентного ионного обмена. Центры одновалентного ионного обмена не занимают ионы кальция, магния, железа и марганца, обладающих большей валентностью. Несмотря на то, что ион натрия одновалентный, он способен из-за эффекта действия массы замещать как одновалентные, так и многовалентные ионы при регенерации среды. Добавляемый в регенерирующий раствор гипохлорит натрия гидролизуется в соответствии со следующим уравнением:
NaOCl + H2O = HOCl— + Na+ + OH—
Его задача в составе регенерирующего раствора – создать источник ионов водорода для стабилизации ионной формы аммиака NH4+.
Это важно особенно при одновременном умягчении, так как цеолит повышает рН воды со слабокислой реакцией. Также, так как цеолит регенерируется ионами натрия Na+, ионы водорода H+ также будут вытесняется.
Если для регенерации и эффективного замещения водорода уже достаточно только ионов натрия зачем дополнительно использовать регенерационный раствор с гипохлоритом натрия в качестве источника водорода?
Аммиак NH3 в воде в зависимости от рН находится в равновесном состоянии двух формах:
NH3 + H2O = NH4+ + OH—
NH3 + H+ = NH4+
Эта равновесная нестабильность аммония (присутствие в виде аммиака) способна подавлять регенерацию одновалентного центра обмена ионом натрия. Однако, присутствие иона водорода Н+ рядом с локальным центром обмена в момент регенерации позволяет стабилизировать ионную форму NH4+ и обменять ее на ион натрия. Ион водорода также конкурирует за посадочное место. Однако, в процессе регенерации ионы натрия вытесняет ионы аммония и водорода H+ за счет эффекта действия массы.
Удаление хлораминов из воды.
Обработка коммунальной воды, содержащей аммиак, хлорированием, приводит к образованию в обработанной воде хлораминов. Иногда, в качестве дезинфицирующего средства используют не гипохлорит натрия, а монохлорамин. Удаление хлораминов из воды в бытовой водоподготовке осуществляется в две ступени. Первая ступень — угольный фильтр для разрушения хлор-аминовой связи и удаления хлора, вторая ступень — ионообменная система на основе цеолита Crystal-Right для удаления аммония. При необходимости полностью удалить аммоний из воды регенерация Crystal-Right должна осуществляться задолго до истощения рабочей емкости по кальцию и магнию.
