陽イオン交換樹脂の使用

カチオン樹脂  交換可能な正イオン (カチオン) を備えた負に帯電したマトリックスです。マイナスに荷電したイオンは、樹脂構造の一部に固定され、永久に付着します。ビーズはマイナスに帯電しているため、プラスイオンのみが引き付けられるか交換されます。水処理目的の場合、カチオン樹脂はナトリウム型 (Na+) または水素型 (H+) で販売されています。
 

カチオン樹脂の用途:

軟水剤 - 硬度の低下

ナトリウム (Na+) を含む強塩基性カチオン樹脂は、家庭用、商業用、工業用の水軟化用途に一般的に使用されています。水質協会によると、米国の水供給の硬度は 1 ガロンあたり 1 ～ 350 グレイン (gpg)、または 17.1 ～ 5,985 ppm の範囲です。ただし、ほとんどの水の範囲は 3 ～ 50 gpg です。

カチオン樹脂による軟化は簡単な交換機能です。樹脂ビーズはマイナスに帯電しており、プラスイオンを引き付けます。ナトリウムの形 (Na+) で供給されると、樹脂はナトリウムイオンを硬度イオン (カルシウムとマグネシウム) に交換します。ビーズはこれらのイオンにさらに強く引き寄せられ、ナトリウムと容易に交換されます。樹脂が使い果たされると、ブライン溶液 (NaCl) で再生されます。塩水が圧倒して、ビーズからカルシウムとマグネシウムを放出します。樹脂はナトリウムの形に戻され、再利用できるようになります。

• 遊離塩素レベルが 0.5ppm を超えると、酸化剤が脱架橋し、カチオン樹脂の寿命が短くなります。

• 塩素レベルや温度が高い用途では、10% 架橋ゲルまたはマクロ多孔質樹脂を使用します。

軟水器 - 鉄とマンガンの除去

硬水の問題は、鉄 (錆びた汚れ) やマンガン (黒い汚れ) などの汚染物質によってさらに悪化することがよくあります。鉄水は独特の味がします。
 

鉄 

• 軟化樹脂は水中の第一鉄、つまり可溶性鉄を除去します。

USEPA の二次飲料水規制では、鉄分が 0.3 ppm 未満であることが求められています。

第一鉄は「清水鉄」と呼ばれることが多く、一般的に地下水や井戸水に含まれています。

• 軟化剤のサイズを調整するときは、第一鉄を補正します。鉄の 100 万分の 1 (ppm) ごとに 1 グレインの硬度が追加されます。たとえば、「水サンプルの硬度が 5 グレインで鉄分が 2 ppm である場合、軟化剤のサイズを 5 グレインではなく 7 に設定します。

• 第二鉄 Fe+++ ではなく、第一鉄 Fe++

第一鉄はカチオン樹脂に付着しており、簡単には交換できません。樹脂クリーナーまたは樹脂クリーナー添加剤を含む塩を定期的に使用することをお勧めします。

第一鉄は酸素（空気）と出会うと第二鉄に変化します。第二鉄は不溶性であり、人々がよく知っている典型的な錆の汚れを残し、しばしば誤って硬度と呼ばれます。第二鉄は、カチオン樹脂ではなく機械濾過によって除去するのが最適です。

マンガン

• マンガンはカチオン樹脂で還元できます。

• マンガンは鉄の仲間であることが多く、同様に除去されます。黒または暗褐色の汚れは、可溶性マンガンイオンが酸化されて二酸化マンガンに変換されるときに発生します。

鉛

• 軟化樹脂は鉛-Pb++と強い親和性を持っています。

脱灰

水素型 (H+) の強酸カチオンと水酸化物型 (OH) の強塩基アニオン (SBA) の組み合わせは、ポータブル交換タンク (PEDI) 操作などの脱塩プロセスに最もよく使用されます。この場合、水素はカルシウム、マグネシウム、ナトリウムと交換されます。