Довідник по торгових марках іонообмінних смол: таблиця відповідності Purolite, Dowex, Lewatit, Amberlite, Duolite, Diaion і КУ-2-8, характеристики за класами, вибір між гелевою і макропористою структурою, температурні межі та правила монтажу — замочування, осмотичний удар, регенерація.
Опубліковано · Оновлено
У світі близько 15 виробників випускають приблизно сто марок іонообмінних смол. Назви виглядають як випадковий набір літер і цифр, але насправді більшість із них кодує склад і властивості. Якщо знати ключ, за назвою можна одразу сказати, що це за смола.
| Позначення | Як розшифровується | Що це означає на практиці |
|---|---|---|
| КУ-2-8 | К — катіоніт, У — універсальний (сульфокатіоніт сильнокислотний), 2 — порядковий номер розробки, 8 — відсоток дивінілбензолу | Класичний сильнокислотний катіоніт для пом'якшення |
| АВ-17-8 | А — аніоніт, В — високоосновний, 17 — номер розробки, 8 — відсоток ДВБ | Сильноосновний аніоніт для знесолення |
| КБ-2, КБ-4 | К — катіоніт, Б — буферний (слабокислотний карбоксильний) | Знімає лише карбонатну жорсткість, але дуже ємний |
| Літери Г або П після цифр | гранульна або пориста модифікація | П — макропориста структура |
| Літери Ч, ПЧ, ХЧ | Ч — чистий, ПЧ — харчової чистоти, ХЧ — хімічної чистоти | Дозволено для питної води й харчової промисловості |
| ЕДЕ | на основі етиленполіаміну та епіхлоргідрину | Слабоосновний аніоніт старого типу |
| C100, C104, A400 (Purolite) | C — cation, A — anion; сотні — сильні смоли, C100 — сильнокислотний | Літера одразу каже клас: C — катіоніт, A — аніоніт |
| HCR, MSC, SBR, MSA (Dowex) | HCR — high capacity resin, MSC — macroporous strong cation, SBR — strong base resin, MSA — macroporous strong anion | MS на початку = макропориста структура |
Теорія іонного обміну — будова каркаса, ємність, селективність, прямоток проти протитоку — розібрана в окремій статті «Катіоніт і аніоніт: як влаштовані іонообмінні смоли». Ця сторінка про інше: що з чим взаємозамінне на ринку і як поводитися зі смолою на об’єкті.
Найкорисніша річ у всій темі. За назвами різних виробників дуже часто стоїть один і той самий матеріал — тому якщо потрібної марки немає в наявності, її замінюють сусідом по рядку.
| Тип смоли | Purolite | Dow (Dowex) | Lanxess (Lewatit) | DuPont (Amberlite) | Інші | СНД |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Сильнокислотний катіоніт, гелевий пом'якшення, знесолення | C100, C100E | HCR-S, HCR-W2 | S100 | IR120, IR120 PLUS | Duolite C20/C20S, Ionac C249, Diaion SK1B, Imac C12 | КУ-2-8 |
| Сильнокислотний катіоніт, макропористий | C150, C160 | MSC-1 | S112, SP112 | 252, 200 | Duolite C26, Diaion PK220 | КУ-23 |
| Сильнокислотний, монодисперсний | — | Marathon C, Monosphere | S100 Mono Plus | Amberjet 1200 | — | не випускається |
| Слабокислотний катіоніт карбонатна жорсткість | C104, C105, C106, C115E | MAC-3 | CNP 80 | IRC84, IRC86 | Duolite C433/C464, Diaion WK20 | КБ-2, КБ-4 |
| Сильноосновний аніоніт I типу знесолення | A400, A450, A600 | SBR, SBR-P | M500, M504 | IRA402, IRA420 | Duolite A113, Diaion SA10A | АВ-17-8 |
| Сильноосновний аніоніт II типу | A200, A300 | SAR | M600, M610 | IRA410, IRA416 | Duolite A116, Diaion SA20A | АВ-29-12П |
| Сильноосновний, макропористий | A500, A510, A850 | MSA-1, MSA-2 | MP500, MP600 | IRA900, IRA910 | Duolite A161/A162, Diaion PA312 | АВ-17П |
| Слабоосновний аніоніт органіка, кислоти | A100, A830, A835, A845 | MWA-1, Marathon WBA | MP62, AP49 | IRA67, IRA93, IRA94S | Duolite A375/A378, Diaion WA21/WA30 | АН-31, АН-511, ЕДЕ-10П |
Найпоширеніший практичний випадок. Смола, яку найчастіше просять для пом'якшення, — Purolite C100E. Її прямі аналоги: Dowex HCR-S, Amberlite IR120 PLUS, Duolite C20S, Ionac C249, а в радянській номенклатурі — КУ-2-8. Це один тип: сильнокислотний гелевий полістирольний катіоніт зі зшивкою 8% ДВБ. Якщо в постачальника немає C100E, брати HCR-S — коректна заміна, а не компроміс.
| Клас смоли | Повна ємність, ммоль/мл | Коефіцієнт неоднорідності | Макс. температура, °C | Витрата води на промивку, об/об |
|---|---|---|---|---|
| Сильнокислотний катіоніт, гелевий | 1,8 | 1,4–1,7 | 120 | — |
| Сильнокислотний, макропористий | 1,6 | 1,4–1,8 | 150 | — |
| Сильнокислотний, монодисперсний | 1,8–2,0 | 1,1–1,2 | 120–130 | — |
| Слабокислотний катіоніт, гелевий | 2,5–4,2 | 1,4–2,5 | 120–130 | — |
| Слабокислотний, пористий | 3,8–4,5 | 1,4–1,8 | 120 | — |
| Сильноосновний аніоніт I типу, гелевий | 1,1–1,3 | 1,2–1,8 | 60–70 (сольова форма) / 100 | 4–6 |
| Сильноосновний II типу, гелевий | 1,3–1,4 | 1,2–1,7 | 35–40 / 70 | 3–6 |
| Слабоосновний аніоніт, пористий | 1,0–1,7 | 1,4–1,8 | 60 / 100 | 3–5 |
| Слабоосновний, поліакриловий гелевий | 1,6–2,7 | 1,4–1,8 | 35–40 / 75 | 8–16 |
З цієї таблиці випливають три робочі висновки, які варто тримати в голові.
2,5–4,5 проти 1,8 ммоль/мл у сильнокислотних. Але працюють вони тільки з карбонатною жорсткістю й вимагають кислотної регенерації — тому в звичайному пом'якшувачі на солі їх не ставлять. Їхнє місце — у схемах, де треба зняти багато жорсткості з мінімумом реагенту.
Коефіцієнт неоднорідності 1,1–1,2 проти 1,4–1,8 у звичайних. Зерна однакового розміру дають рівномірніший потік, менший перепад тиску й чистішу регенерацію. Довідники прямо рекомендують їх для фільтрів з високими швидкостями й для протитокової технології. Важливо: монодисперсними називають смоли, синтезовані за спеціальною технологією, а не просто просіяні.
Гранично допустиме навантаження — 20–25 г KMnO₄/л проти 1–8 у сильноосновних. Саме тому в схемах знесолення слабоосновний аніоніт ставлять перед сильноосновним: він приймає удар органіки на себе й захищає дорожчу смолу. Платити за це доводиться промивкою — 8–16 об'ємів води на об'єм смоли проти 3–6.
Гелева смола ємніша, макропориста — міцніша. Осмотична міцність макропористих вища, і вона зростає разом із кількістю зшивок, бо зерно менше набухає.
Практичне правило з довідників:
Цифра після дефіса в КУ-2-8 — це відсоток дивінілбензолу. Він визначає жорсткість каркаса, набухання й селективність.
| ДВБ | Коли застосовують |
|---|---|
| 6% | Достатньо, якщо потрібне лише пом'якшення |
| 8% | Універсальний вибір: пом'якшення й демінералізація |
| 10–12% | Отримання особливо чистої води |
Більше зшивок — вища селективність і менший проскок іонів, але й більша витрата регенеранту на відновлення. Це прямий обмін «якість води проти експлуатаційних витрат».
Найдорожчі помилки з іонітами роблять не в розрахунку, а руками — у перші години роботи з новою партією.
Головне правило: сухий іоніт не можна замочувати у воді. Смола, що приїхала повітряно-сухою, у воді набухає надто швидко — зерно розриває зсередини. Це називається осмотичним ударом. Її спершу замочують у концентрованому розчині кухонної солі (20–25%): концентрація солі стає сумірною з концентрацією функціональних груп усередині зерна, набухання йде м'яко. І тільки потім переходять на воду.
Зворотне так само вірно: смолу, яку виробник постачає у вологому (набряклому) стані, не можна пересушувати — ні на сонці, ні протягом зими в неопалюваному складі.
Наскільки взагалі «дихає» зерно, видно з паспорта: у Purolite C100E зворотне набухання при переході Na⁺→H⁺ сягає 10%, а Ca²⁺→Na⁺ — 8%. Тобто при кожній регенерації зерно змінює обʼєм майже на десяту частину, і так тисячі разів за строк служби. Саме цей цикл, а не тиск води, зрештою руйнує смолу.
Кисень, хлор, озон і перекис водню руйнівно діють на іоніти: слабшають зв'язки в матриці, виникають розриви полімерної сітки. Ключова деталь, про яку зазвичай не згадують: залізо та інші важкі метали працюють каталізаторами цього окиснення.
Практичний наслідок: вода, у якій одночасно є залізо й залишковий хлор, вбиває смолу значно швидше, ніж кожен із цих чинників окремо. Тому пом'якшувач ставлять після знезалізнення, а не паралельно з ним.
При перевищенні температурної межі від каркаса відщеплюються функціональні групи. У сульфокатіоніту це виглядає так:
R–SO₃H → RH + H₂SO₄
R–SO₃Na → RH + NaHSO₄
Тобто перегріта смола в H-формі віддає у воду сірчану кислоту, а в Na-формі — гідросульфат натрію. У карбоксильного катіоніту аналогічно відщеплюються групи COOH з утворенням вугільної кислоти.
Аніоніти деградують інакше й підступніше: сильноосновний поступово стає середньоосновним, потім слабоосновним. Ємність ніби є, а потрібні іони вже не знімаються.
Звідси загальне правило: катіоніти термостійкіші за аніоніти, а сольові форми стійкіші за кислотні й лужні. І саме тому в технічних умовах на постачання будь-якого іоніту завжди стоїть верхня межа допустимої температури — це не формальність, а межа, за якою починається незворотна втрата ємності.
Осмотичну міцність смоли, до речі, виробники перевіряють цілком конкретно: зерна проганяють через 150 циклів обробки розчинами кислоти й лугу з проміжною відмивкою. Гелеві смоли цей тест проходять гірше за макропористі.
| Паспортний показник | Purolite C100E | Dowex HCR-S |
|---|---|---|
| Повна ємність (Na-форма) | не менше 1,9 екв/л | 2,0 екв/л |
| Функціональна група | сульфонова кислота | сульфонова кислота |
| Фракція | 300–1200 мкм | 300–1200 мкм |
| Коефіцієнт однорідності | не більше 1,7 | — |
| Вологість (Na-форма) | 46–50% | — |
| Насипна вага при відвантаженні | 800–840 г/л | — |
| Зворотне набухання Na⁺→H⁺ | до 10% | — |
| Зворотне набухання Ca²⁺→Na⁺ | до 8% | — |
| Гранична температура | 120 °C | 120 °C |
| Робочий pH | 0–14 | 0–14 |
| Швидкість фільтрування | 10–40 об’ємів шару за годину | — |
| Розширення при промивці | 50–70% протягом 10–15 хв | — |
| Допуски | NSF/ANSI 61 (WQA), FDA 21 CFR 173.25, кошер | — |
Витрату солі на регенерацію ми рахуємо за фактом, а не за максимумом з паспорта: 120 г на грам-еквівалент знятої жорсткості — це число підтверджене режимними картами наших об’єктів. Довідники й паспорти виробників дають 150–180 г; різниця в півтора рази прямо переходить у річні витрати на сіль. Порахувати свій випадок можна калькулятором собівартості кубометра.
На об’єктах із безперервним споживанням пом'якшувач ставимо парою балонів у режимі twin alternating: один працює, другий на регенерації або в резерві. Типорозмір при цьому рахується під повну продуктивність одного балона, а не під половину.
Якщо ви обслуговуєте стару котельню, є шанс зустріти в фільтрі сульфовугілля — кам'яне вугілля, оброблене сірчаною кислотою. Через неповне сульфування в ньому лишаються і карбоксильні групи, тому його умовно вважають середньокислотним катіонітом. 20–30 років тому це був основний матеріал для пом'якшення.
| Показник | Значення | Чому це проблема |
|---|---|---|
| Динамічна обмінна ємність | 232–310 г-екв/м³ | У рази менше, ніж у сучасної смоли |
| Робоча температура | до 50 °C | Удвічі нижче за полістирольний катіоніт |
| Осмотична стабільність | низька | Швидко руйнується циклами регенерації |
| Вологість | 30–40% | Частина маси мішка — вода |
| Насипна щільність | 650–700 кг/м³ | — |
| Питна вода | не дозволено | За ГОСТ 5698-74 для обробки питної води не допускається |
Друга причина, чому від нього відмовились, — нестабільність: різні партії відрізняються і гранулометричним складом, і технологічними властивостями. Побачили сульфовугілля в діючому фільтрі — це привід планувати заміну завантаження, а не шукати, де його докупити.
Purolite®, Dowex™, Lewatit®, Amberlite™, Duolite®, Diaion™ — торгові марки відповідних виробників. МВК не є виробником смол; сторінка описує їх застосування в інженерних схемах водопідготовки. Таблиця відповідності призначена для орієнтації, а не для автоматичної заміни: перед підбором звіряйте паспорт конкретної партії.
Надішліть аналіз води й потрібну продуктивність — інженер МВК порахує шар, промивку й типорозмір балона, підготує КП.