В процессе умягчения воды очень широко используются разнообразные ионообменные смолы. Такие смолы представляют собой не что иное, как синтезированные специальным образом полимерные вещества, нерастворимые в воде. Эти вещества в своей структуре содержат ионные группы, которые сбалансированы противоионами таким образом, чтобы в целом среда была электронейтральной. Пртивоионы- это те ионы (катионы или анионы), которые обмениваются с ионами, находящимися в растворе. Важное свойство ионообменного материала- количество противоионов, которое может быть изъято из фильтруемой воды. Необходимо ответить, что для умягчения воды используются ионообменные смолы-катиониты.

Каковы основные характеристики катионитов? Прежде всего, катиониты характеризуются своими химическими и физическими свойствами, а также термической и химической стойкостью и рабочей объемной емкостью. Если говорить о физических свойствах, то они зависят от фракционного состава смол, а также от механической прочности и способности к набуханию, которую также называют насыпной плотностью. Эксплуатационные характеристики катионитов в первую очередь зависят от фракционного состава. Определить такой состав можно при помощи ситового анализа. Учесть нужно и средний размер зерен, и однородность состава, и количество имеющихся пылевидных частиц, которые не годятся для использования.

Гораздо более развитой поверхностью, чем у остальных видов, обладает мелкозернистый катионит. За счет этого мелкозернистый катионит имеет большую обменную емкость по сравнению с катионитами крупнозернистыми. Но нужно обязательно учитывать тот факт, что при уменьшении зерен катионита может значительно возрастать как гидравлическое сопротивление, так и расходы электрической энергии на процесс фильтрования воды. Есть размеры зерен катионита, которые принять считать оптимальными – это зерна в пределах 0,3 мм до 1,5 мм. Для оптимального уровня эффективности следует применять те катиониты, которые имеют коэффициент неоднородности равный двум.

На сегодняшний день широко используются катиониты как отечественного производства, так и импортные, в том числе английские, французские, американские и немецкие.

Часто используются разные катиониты, когда требуется умягчение воды в промышленности или умягчения питьевой воды. Различают катиониты, используемые для хозяйственно-питьевого умягчения воды или для муниципальных нужд. Когда рабочая обменная емкость катионита в процессе использования истощается, требуется регенерация катионита, которая проводится раствором поваренной соли. Когда в фильтрах для умягчения воды используются катиониты, можно выделить несколько этапов этого процесса. Первый этап - фильтрование воды при ее прохождении сквозь слой катионита до того момента, когда будет достигнута предельная допустимая жесткость фильтрата. Второй этап - слой катионита взрыхляется восходящим потоком воды, которая уже подверглась умягчению. Также взрыхление происходит за счет потока регенерата . Далее следует регенерация катионита раствором поваренной соли.

Ионообменные процессы хорошо освоены, поэтому оборудование подобрано и стандартизировано. Решены вопросы управления процессом, автоматизирована регенерация и процесс фильтрации. Существует большое количество фирм, поставляющих качественное оборудование.