Jonų mainų dervos

 Jonų mainų dervos vandens valymo srityje naudojamos nuo XX amžiaus 60-ųjų metų, tačiau jų naudojimas ypatingai paplito 80-ųjų pabaigoje – 90-aisias metais. Jonų mainų derva – tai gana smulkūs (mažesni nei milimetro skersmens) rutuliukai, pagaminti iš specialių polimerinių medžiagų, paprastumo dėlei vadinamų „derva“. Neišmanančiam žmogui tokia derva iš išorės gali priminti lydekos arba menkės ikrus. Tačiau šie „ikrai“ pasižymi unikaliomis savybėmis. „Ikriukai“, t.y. dervos rutuliukai, gali gaudyti iš vandens įvairių medžiagų jonus ir „sugerti“ juos į save, vietoj jų atiduodami anksčiau „sukauptus“ jonus. Taip vyksta jonų mainai – iš čia kilęs ir dervų pavadinimas – jonų mainų dervos, arba, kalbant moksliškiau, jonitai.

Jonų mainų dervos – tai netirpūs didelės molekulinės masės junginiai su funkcionaliomis jonų grupėmis, galinčiomis vykdyti mainų reakcijas su tirpalo jonais. Kai kurių rūšių jonitai gali vykdyti susijungimo, oksidacijos-atstatymo reakcijas, o taip pat gali fiziškai sorbuoti kai kuriuos junginius.

Jonitai yra gelio, labai poringos, ir tarpinės struktūros.

Gelio jonitai neturi tikrojo poringumo, gali dalyvauti jonų mainuose tik išbrinkę.

Labai poringi jonitai turi išvystytą paviršių, nes jame yra porų, todėl gali vykdyti jonų mainus ir išbrinkę, ir neišbrinkę.

Gelio jonitai pasižymi didesne mainų geba, negu labai poringi jonitai, bet jie yra mažiau osmosiškai stabilūs, mažiau chemiškai ir termiškai atsparūs.

Jonitai gali būti anijonitai – medžiagos, sugebančios mainytis anijonais, ir katijonitai – medžiagos, keičiančios katijonus.

ANIJONITAI skirstomi į :

• stipriai bazinius, sugebančius mainytis bet kokio disociacijos laipsnio anijonais tirpaluose, esant bet kokiam pH dydžiui;

• silpnai bazinius, sugebančius keistis anijonais iš rūgščių tirpalų, kai pH yra 1-6;

• tarpinio ir kombinuoto aktyvumo.

KATIJONITAI skirstomi į:

• stipriai rūgštinius, galinčius keistis katijonais tirpaluose, kurių pH yra bet koks;

• silpnai rūgštinius, galinčius keistis katijonais šarminėje aplinkoje, kai pH>7.

Jonitai dažniausiai gaminami druskų (natrio, chloro) arba maišytų druskų forma (natrio-vandenilio, hidroksilinė-chloro). Taip pat gaminami jonitų mišiniai, paruošti naudoti kombinuoto poveikio filtruose.

 Svarbiausias jonų mainų dervų rodiklis yra drėgnumas, nes dėl funkcinių jonų mainų dervų grupių hidrofilinių savybių dervoje esanti drėgmė yra „chemiškai surišta“. Specialiai pašalinus šią drėgmę, toliau naudojant dervą granulė fiziškai suirs. „išorinė“ drėgmė, fiziškai nesurišta su funkcine dervos grupe, pašalinama prieš pakavimą, centrifuguojant arba filtruojant.

Siekiant, kad dervas būtų patogiau transportuoti, jos yra pakuojamos pagal standartinį svorį ir parduodamos supakuotos tam tikru kiekiu – vartotojo patogumui. Nustatomas ir nuolat koreguojamas kiekvieno drėgno gaminio svoris, kuris grindžiamas svorio ir tūrio santykiu (kg/m3).

Kita svarbi jonų mainų dervų savybė yra jonų mainų geba – svorio, tūrio, darbinė.

Svorio ir tūrio, geba yra standartiniai rodikliai, jie nustatomi laboratorijos sąlygomis pagal standartines metodikas ir nurodomi gatavos produkcijos dokumentuose.

Tuo tarpu darbinė jonų mainų geba negali būti matuojama laboratorinėmis sąlygomis, nes ji priklauso nuo geometrinių dervos sluoksnio matmenų ir nuo konkrečių apdorojamų tirpalų savybių (regeneracijos laipsnio, srauto greičio, ištirpusių medžiagų koncentracijos, reikiamų apdorojamo tirpalo kokybės rodiklių, tikslaus dalelių dydžio).

Jonų mainų dervų gamintojai papildomais tyrimais nustato duomenis, pagal kuriuos galima rekomenduoti optimalias sorbcijos-desorbcijos technologijas.

Filtrus, kurie naudoja šią technologiją, galite įsigyti here.