Один з найпопулярніших способів пом'якшення води на більшості підприємств - натрій-катіонірованіе. Він базується на властивості іонообмінних матеріалів змінювати іони різних елементів, що не залишають накип на нагрітих поверхнях (теплообмінниках, жаротрубних котлах, важких екранах опалювального обладнання), на іони магнію і кальцію.
Хлорид натрію - доступний і порівняно недорогий реагент, який відмінно підходить для відновлення катионита. Під час відновлювальної реакції утворюється двовалентний хлорид кальцію (CaCl2) і двовалентний хлорид магнію (MgCl2) - з'єднання, що добре розчиняються у воді, чого не можна сказати про СаСО3, який утворюється при реакції з Na2CO3, а також використанні сульфату натрію Na2SO4, тоді в процесі регенерації утворюється CaSO4.
При обміні іонами відбуваються такі реакції:
- 2 NaR + Ca (HCO3) 2 = CaR2 + 2NaHCO3;
- 2 NaR + Mg (HCO3) 2 = MgR2 + 2NaHCO3;
- 2 NaR + CaCl2 = CaR2 + 2NaCl;
- 2 NaR + MgSO4 = MgR2 + Na2SO4;
- 2 NaR + CaSiO3 = CaR2 + Na2SiO3.
R - аніонітних складова катионита
Якщо замінити іони магнію і кальцію іонами натрію, то виключається утворення накипу на нагрівальних поверхнях опалювального обладнання.
В процесі проходження води крізь шар катіоніту знижується кількість натрієвих іонів, здатних брати участь в обміні. При цьому збільшується кількість кальцієвих і магнієвих іонів, що затрималися на смолі. Таким чином, відбувається «виснаження» катионита. Тепер його необхідно відновити, для чого використовується хлорид натрію у вигляді розчину, що пропускається крізь катіонітний шар. В результаті відновлюється здатність катіоніту до обміну. Реакції іонного обміну оборотні.
Зі збільшенням кількості іонів натрію, коли вони починають переважати над іонами магнію і кальцію, знижується швидкість поглинання Ca2 + і Mg2 +, цей процес можна зобразити так:
Іони натрію, магнію і кальцію називають противоионами. Ця особливість катионитов має такі наслідки: