Какие иониты используются для обессоливания воды?

Задача:

Какие иониты используются для обессоливания воды?

Выберите один ответ:

1. Н-катиониты и ОН-аниониты
2. Na- и K- катиониты
3. Na-катиониты и ОН-аниониты
4. Na- и Н- катиониты

Решение:

Для того чтобы полностью обессолить воду, то есть удалить из неё все растворённые соли, необходимо удалить как катионы (положительно заряженные ионы), так и анионы (отрицательно заряженные ионы).

Процесс обессоливания воды с помощью ионитов называется ионным обменом или деминерализацией. Он обычно проводится в две стадии, используя два типа ионитов:

1. Катионирование (удаление катионов): Вода сначала пропускается через Н-катионит. Н-катионит — это ионообменная смола, которая содержит подвижные ионы водорода (H⁺). Когда вода проходит через Н-катионит, ионы металлов (например, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺), присутствующие в воде, обмениваются на ионы водорода.

   Примеры реакций:

   \[2\text{RH} + \text{Ca}^{2+} \rightarrow \text{R}_2\text{Ca} + 2\text{H}^{+}\] \[\text{RH} + \text{Na}^{+} \rightarrow \text{RNa} + \text{H}^{+}\]

   В результате этой стадии все катионы заменяются на ионы водорода, и вода становится кислой.

2. Анионирование (удаление анионов): Затем вода, прошедшая через Н-катионит, пропускается через ОН-анионит. ОН-анионит — это ионообменная смола, которая содержит подвижные гидроксид-ионы (OH^-). Когда вода проходит через ОН-анионит, анионы (например, Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-), присутствующие в воде, обмениваются на гидроксид-ионы.

   Примеры реакций:

   \[\text{ROH} + \text{Cl}^{-} \rightarrow \text{RCl} + \text{OH}^{-}\] \[2\text{ROH} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{R}_2\text{SO}_4 + 2\text{OH}^{-}\]

   В результате этой стадии все анионы заменяются на гидроксид-ионы.

Последовательное прохождение воды через Н-катионит и ОН-анионит приводит к тому, что все катионы заменяются на H⁺, а все анионы — на OH^-. Ионы H⁺ и OH^- затем соединяются, образуя молекулы воды:

Таким образом, из воды удаляются практически все растворённые соли, и получается обессоленная (деминерализованная) вода.

Рассмотрим предложенные варианты:

• Н-катиониты и ОН-аниониты: Это именно та комбинация, которая используется для полного обессоливания воды.
• Na- и K- катиониты: Эти катиониты используются для умягчения воды (удаления ионов Ca²⁺ и Mg²⁺), но не для полного обессоливания, так как они заменяют ионы жёсткости на ионы Na⁺ или K⁺, а не на H⁺.
• Na-катиониты и ОН-аниониты: Na-катиониты заменяют катионы на Na⁺, а не на H⁺. Поэтому после прохождения через Na-катионит в воде останутся ионы Na⁺, и она не будет полностью обессолена.
• Na- и Н- катиониты: Это только катиониты, они удаляют только катионы, но не анионы. Для полного обессоливания необходимы также аниониты.

Вывод:

Правильный ответ: Н-катиониты и ОН-аниониты.