Xимия

Деминерализация воды

Под утро шторм затих и взошедшее солнце осветило безбрежную водную пустыню и шлюпку с людьми, изму­ченными борьбой за жизнь. Волны одна за другой ещё набегали на беззащитное судёнышко, но уже без ярости, успокаивались. Экипаж облегчённо вздохнул и повеселел. Сомнения в возможности спасения не оставляли лишь сидевшего в носовой части шлюпки сына капитана Петю. Надежд на спасение теперь, конечно, больше, но кто знает, сколько ещё дней придётся скитаться по океану и что может случиться за это время.Почувствовав жажду, он посмотрел на захваченные с затонувшего корабля мешки и ящики и, не увидев среди них ни одного бочонка с водой, ещё больше упал духом. В памяти начали всплывать страшные картины гибели от жажды людей, потерпевших крушение. Бедная мама! Как не хотела она отпустить его на время летних каникул в этот рейс с отцом! Что будет с нею, если оба они по­гибнут?

Теперь можно и передохнуть! — сказал отец, при­саживаясь рядом-— Как ты себя чувствуешь, сынок?

Ничего, папа! — ответил смутившийся Петя.— Пить, правда, хочется, но я потерплю.

Зачем же терпеть без надобности? — удивился отец и, подозвав боцмана, приказал позаботиться о питьевой воде для экипажа.

Боцман достал из ящика и установил на нём аппарат с двумя стеклянными колонками, заполненными зёрнами какого-то вещества тёмного цвета, и в его бачок налил морской воды. Она прошла сквозь зёрна первой, а потом второй колонки и тонкой, прозрачной струйкой потекла в подставленное ведёрко.

«Фильтровать морскую воду вздумал что ли? — недо­умевал Петя.— Неужели не изучал химию и не знает, что это бесполезно?»

Но ещё больше удивился он, попробовав воды из ведёр­ка: она оказалась совершенно несолёной и такой же на вкус, как дистиллированная. Можно ли очищать воду от растворённых в ней солей фильтрованием без перегонки?

«Конечно, нет! — скажете вы.—Фильтрованием можно очищать жидкости только от нерастворимых примесей. Сколько ни фильтруй, например, солёную воду, дистил­лированной от этого она не станет!»

С давних пор в этом бы­ли убеждены все, пока не появились синтетические смолы, названные ионооб­менными, или ионитами.

Иониты — твёрдый зер­нистый материал, в зави­симости от вида могут быть окрашены в тёмный или светлый цвет, обладают способностью набухать в воде. Если взять прибор из двух стскляпных трубок, наполненных такими зёрнами, и пропускать через них солёную воду, то в подстав­ленный стакан будет стекать совершенно безвкусная и прозрачная жидкость.

Как же можно объяснить это превращение солёной воды в дистиллированную с помощью фильтрования.

Растворение — явление более сложное, чем представ­ляется на первый взгляд. Молекулы многих веществ при, растворении в воде распадаются(диссоциируют) на элект­рически заряженные частицы — ионы. Одни из них ока­зываются положительно заряженными и называются ка­тионами, другие — отрицательно заряженными и назы­ваются анионами. Например, при растворении поваренной соли в воде образуются катионы натрия — положи­тельно заряженные частицы натрия Na+ и анионы — от­рицательно заряженные кислотные остатки соляной кис­лоты С1“. Процесс диссоциации поваренной соли, проис­ходящий при этом, можно записать так:

NaCl^Na4* +С1″

Иониты, попадая в воду, тоже подвергаются диссоциа­ции. Одни из них образуют очень сложные анионы и, кроме того, катионы водорода Н+. Эти иониты называют­ся катионитами.-Другие, диссоциируя, образуют очень сложные катионы и, кроме того, анионы ОН’, т. е. от­рицательно заряженные гидроксильные группы. Эти иониты называются анионитами.

Секрет действия ионитов на растворы солей и других веществ состоит в том, что они могут поглощать из раство­ров этих веществ образуемые ими ионы, а вместо них отдавать, например* ионы водорода Н+ и гидроксильных групп ОН’.

При прохождении солёной воды через первую трубку прибора в приведённом выше примере находящийся в ней катионит поглощает из воды ионы натрия Na+, а вместо них отдаёт ионы водорода Н + . Анионит же, помещён­ный во второй трубке, поглощает из солёной воды кислот­ные остатки соляной кислоты С1″ и отдаёт ионы ОН’. Солёная вода в результате такого обмена ионами очищает­ся от поваренной соли и становится такой же чистой, как дистиллированная.

Достоинство ионитов заключается в том, что их можно многократно использовать и активность при этом поч­

ти не изменяется. Это достигается тем, что насыщенный поглощёнными ионами катионит промывают слабыми раст­ворами минеральных кислот (или солей), аниониты — растворами едких щелочей с последующей промывкой водой.

Очищенная от растворённых солей (деминерализован­ная) вода необходима не только для лабораторий и аптек. Огромные количества её потребляются для получения различных веществ в химической промышленности. Она употребляется для зарядки аккумуляторов, для ни­келирования и хромирования металлических изделий, в фотографии и в кинопромышленности и для многих других целей. Получение её с помощью ионитов будет обходиться значительно дешевле, чем в перегонных аппаратах.

По-иному будет решён вопрос о воде для паровых котлов. Современная крупная теплоэлектростанция рас­ходует до 1 500 000 воды в сутки. Если питать паровые котлы водой, в 1 м3 которой содержится всего 10—15 г солей кальция и магния, в котлах образовывалось бы еже­дневно 15—20 т накипи. В течениег нескольких дней они бы вышли из строя.

В паровые котлы следовало бы заливать воду, вовсе не содержащую каких-либо примесей, особенно солей кальция и магния. А где её взять? Нельзя же получать её в таких огромных количествах для производства дешё­вого пара при помощи дорогостоящей перегонки! Поэтому воду для паровых котлов обычно не перегоняют, а лишь «умягчают» содой и щёлочью, а в больших водоочисти­тельных установках — при помощи пермутитов — искус­ственно приготовленных сплавов каолина, кварца и соды. При прохождении жёсткой воды через слой пермутита содержащиеся в ней соли кальция и магния поглощаются и заменяются солями натрия или калия, которые не об­разуют накипи на стенках котлов. Но и эти соли в воде для паровых котлов тоже нежелательны, так как они постепенно разъедают стенки котлов и этим сокращают сроки их службы.

С помощью ионитов можно получать неограниченные количества воды, полностью очищенной от солей и доста­точно дешёвой и для паросиловых установок.

Интерес представляет использование йонитов и для опреснения морской воды. Например, спасаясь с тону­щего корабля, экипаж его не всегда может захватить с со­бой в шлюпки необходимое количество пресной воды, тем более громоздкий перегонный куб и топливо для него. Небольшой по размеру и весу опреснитель с иони­тами можно поместить в любую шлюпку. Коробочку с порошком ионитов может иметь при себе каждый матрос и пассажир. Если в кружку с морской водой высыпать немного этого порошка, она вскоре станет вполне при­годной для питья. Случай в океане, описанием которого начинается этот рассказ,— не простая выдумка.

Print Friendly, PDF & Email

Это интересно:

Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker