Задача: Na-катиониты в водоподготовке используют для:
Варианты ответов:
- обессоливания воды
- дегазации воды
- дезинфекции воды
- умягчения воды
Решение:
Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять, что такое Na-катиониты и как они работают в процессе водоподготовки.
1. Что такое катиониты?
Катиониты — это ионообменные смолы, которые способны обменивать свои катионы на катионы, находящиеся в растворе (в данном случае, в воде). Они представляют собой нерастворимые полимерные материалы, содержащие функциональные группы, способные к ионному обмену.
2. Что такое Na-катиониты?
Na-катиониты — это катиониты, в которых функциональные группы изначально содержат ионы натрия (\(Na^+\)). Когда жёсткая вода проходит через слой Na-катионита, ионы кальция (\(Ca^{2+}\)) и магния (\(Mg^{2+}\)), которые вызывают жёсткость воды, обмениваются на ионы натрия, содержащиеся в катионите. Ионы кальция и магния задерживаются на смоле, а ионы натрия переходят в воду.
3. Механизм работы Na-катионита:
Процесс ионного обмена можно представить следующими уравнениями:
\[2R-Na + Ca^{2+} \rightarrow R_2-Ca + 2Na^{+} \] \[2R-Na + Mg^{2+} \rightarrow R_2-Mg + 2Na^{+} \]Где \(R\) — это матрица катионита.
В результате этого процесса концентрация ионов кальция и магния в воде значительно снижается, а концентрация ионов натрия увеличивается. Поскольку ионы натрия не вызывают жёсткости воды, вода становится мягче.
4. Анализ вариантов ответов:
- обессоливания воды: Обессоливание (деминерализация) — это процесс удаления всех растворённых солей (как катионов, так и анионов). Для полного обессоливания используются не только катиониты (например, в H-форме), но и аниониты. Na-катиониты сами по себе не обеспечивают полного обессоливания, так как они заменяют ионы жёсткости на ионы натрия, а не удаляют их полностью из воды.
- дегазации воды: Дегазация — это процесс удаления растворённых газов (например, кислорода, углекислого газа) из воды. Для этого используются деаэраторы или другие физические методы, а не ионообменные смолы.
- дезинфекции воды: Дезинфекция — это процесс уничтожения болезнетворных микроорганизмов в воде. Для этого используются хлорирование, ультрафиолетовое облучение, озонирование и другие методы, а не катиониты.
- умягчения воды: Как было описано выше, Na-катиониты специально разработаны для удаления ионов кальция и магния, которые вызывают жёсткость воды, заменяя их на ионы натрия. Это и есть процесс умягчения воды.
Вывод:
Na-катиониты в водоподготовке используются для умягчения воды.
Правильный ответ:
4. умягчения воды