В каждом из этих случаев сборник насадочной колонны может выполнять ту же роль, что и емкость-сборник после обратного осмоса. Однако сборники колонн обычно имеют небольшую емкость и поэтому могут использоваться только для промежуточного хранения.

Согласно общепринятым стандартам вода после ОО-систем - это прозрачная и чистая вода, однако по стандартам полупроводниковой промышленности она неприемлема для процессов обработки пластин. Требуемое качество может быть получено только применением методов дальнейшей очистки, главным образом, деминерализацией нутем ионного обмена.

Деминерализация

Процесс деминерализации основывается на принципе, что ионообменные смолы имеют разное химическое сродство к ионам, наиболее часто присутствующим в исходной воде. Положительно заряженные ионы, такие как натрий, называют катионами, отрицательно заряженные, такие как хлориды - анионами. Умягчитель воды, который может быть применен на стадии предобработки, функционирует путем обмена «мягких» ионов натрия, удерживаемых смолой, на «жесткие» ионы кальция и магния из потока обрабатываемой воды. Особенность ионообменных смол, используемых на этой стадии обработки воды, заключается в том, что ионы загрязнений (примеси) в исходной воде обмениваются не на другие примеси (ионы), а на ионы чистой воды (т. е. Н" и ОН'). Несмотря на то, что в настоящее время это достигается в одном аппарате (колонне), содержащей анионообменные и катионообменные смолы, механизм, посредством которого достигается одновременное извлечение и катионов и анионов, легче всего объяснить, рассматривая действие смол раздельно.

Катионообменные смолы (катиониты) Простейший вид катионообменной колонны показан на рис. 11.6. Установка представляет собой футерованный изнутри резиной стальной сосуд, который имеет патрубки для ввода и вывода обрабатываемой воды, воды для промывки и регенерирующего агента, а также сетки для насадки - гранул (шариков) катионообменной смолы. На рынке имеется большой выбор катионообменных смол, причем количество и тип выбираемой смолы зависит от типа и количества катионов, остающихся в обрабатываемом потоке. Механизм ионного обмена основан на нескольких функциональных принципах, а именно:

1.    Смолы имеют большее сродство к многовалентным, чем к одновалентным ионам, например, гранула катионообменной смолы предпочтет двухзарядный ион кальция однозарядному иону натрия.

2.    При равенстве величины заряда у двух ионов смола имеет большее сродство к иону с большей молекулярной массой, например, катйонообменная смола предпочтет ион натрия иону водорода.

3. Обменный процесс обратим, и состояние установившегося на основе первых двух правил равновесия может быть нарушено изменением концентрации раствора.

Направление потока в рабочем режиме обработки - движение сверху вниз через насадочную колонну. Катионообменная смола высвобождает ионы водорода, фиксированные на ее поверхности, в обмен на другие ионы:

R - Н + + Na + = R - Na+ + Н +

2 (R-H + ) + Mg2+ = 2R-Mg1+ +2Н +

Смола будет также выделять ионы натрия, захваченные ранее, предпочитая им ион магния:

2(R - Na + ) + Mg1+ = 2R-Mg1+ +2Na +

Рабочий цикл, следовательно, состоит из большого числа равновесных реакций, которые происходят по всей высоте насадки катионита, в результате чего богатый многовалентными ионами слой образовывается в верхней части насадки катионообменной смолы, и со временем этот слой распространяется вглубь, вытесняя более легкие ионы в поток. Катионообменная емкость смолы сходит на нет (или исчерпывается) тогда, когда ионы натрия не могут обменяться с ионом водорода (все возможные обмены уже произошли), что приводит к «проскоку» иона натрия - он смолой уже не задерживается.


⇐ назад к прежней странице | | перейти на следующую страницу ⇒