Wymiana jonowa jest możliwa z dwóch powodów:
1. Kationy różnią się między sobą ładunkiem elektrycznym,
2. Kationy o silniejszym ładunku np. wapń, magnez są z 
większą siłą przyciągane przez centra aktywne jonitu niż np. 
słabo naładowane kationy sodu. 

Dzięki temu jony wapnia i magnezu wymieniane są na nie 
powodujące twardości jony sodu. W końcu wszystkie centra 
aktywne zajęte są przez wapń i magnez i dalsza wymiana nie 
może mieć miejsca. Potocznie mówi się, że jonit się wyczerpał i 
musi zostać zregenerowany. 

W trakcie procesu wymiany małe ilości silniej naładowanych 
kationów (np. żelazo, mangan) są również usuwane jak wapń i 
magnez powodując blokowanie się jonitu. Dlatego woda przed 
zmiękczeniem powinna być wstępnie uzdatniona tak aby ilość Fe 
nie była wyższa od 

0,1 mg/l

 , Mn 0,1 mg/l i utlenialność była 

poniżej 3 mgO

2

/l. Wolny Cl znajdujący się w wodzie powoduje 

degradację żywicy (kationitów). Dlatego zaleca się aby stężenie 
nie przekraczało w wodzie 0,25 mgCl

2

/l. 

wymiana jonowa

 

 

jonity - wymiana jonowa - wymieniacze jonowe

podłoże - 

grupy kwasowe (kationity)  

    

- grupy zasadowe (anionit)

wielkocząsteczkowa matryca + grupy jonoczynne

proces odwracalny w ilościach równoważnych

jonity

organiczne                   nieorganiczne                     

syntetyczne, naturalne           syntetyczne, naturalne, 

półsyntetyczne            

żywice polistyrenowe 

(kwas)    [Kt]H  + Na

+

 =  [Kt]Na + H

+

(zasada)      [ An]OH  + CO

3

2-

 = [An]CO

3

 + OH

-

silnie zasadowe:

   

aminy IV- rzędowe     An

m      

(Wszystko)

słabo zasadowe

:   aminy I-rzędowe       An

s

         pH<9

                              

silnie kwaśne

 :  

-SO

3

- 

;   -CH

2

 SO

3

-    

Kt

m     

(wszystko)

słabo kwaśne

 :   

 -COO

-

;   >O

-

;     -S

-

;     -CH

2

S

-

          Kt

s

      pH>4

 

 

Typowe reakcje zachodzące podczas 
zmiękczania 

kationit silnie kwaśny
Kt-Na

2

 + Ca(HCO

3

)

2 

 Kt-Ca + 

2NaHCO

3

Kt-Na

2

 + MgCl

2

 



 Kt-Mg + 2NaCl

Kt-Na

2

 + CaSO

4

 

 

 Kt-Ca + Na

2

SO

4

w czasie regeneracji
Kt-Ca + 2NaCl 



 Kt-Na

2

 + CaCl

2

Kt-Mg + 2NaCl 



 

 Kt-Na

2

 + MgCl

2

 

anionit słabo kwaśny
Kt-H

2

 + Ca(HCO

3

)

2

 



 Kt-Ca + 2H

2

O + 

2CO

2

#

Kt-H

2 

+ Mg(HCO

3

)

2

 



 Kt-Mg + 2H

2

O + 2CO

2

w czasie regeneracji
Kt-Ca + 2HCl 



 Kt-H

2

 + CaCl

2

##

Kt-Mg + 2HCl 



 Kt-H

2 

+ MgCl

2

 

 

diwinylobenzen + styren + sulfonowanie 
(H

2

SO

4

) = kationit

styren

CH=CH

2

żywice polistyrenowe

CH CH

2

CH

=

CH

2

=

diwinylobenzen

CH=CH

-

C  C H

2

SO

3

H

CH=CH

2

=

 

 

eter chlorometylowy + metyloamina = anionit    
  Cl-CH

2

-O-CH

3                   

CH

3

NH

2

anionit

C H=C H

-

C   C H

2

C H=CH

2

C H

2

N

+

   [C H

3

]

3

C l-

=

pojemność wymienna jonitu   
-  val/dm

3

      

 val/kg jonitu 
zdolność  wymienna  
całkowita  - suma jonów 
robocza  - do przebicia złoża 
= użytkowa (60-80%)
całkowita = użytkowa + 
szczątkowa

 

 

charakterystyka procesów kolumnowych

  

B –jony jonitu
A –jony z roztworu        

„ przebicie kolumny”

A

A

B

B

cykl pracy jonitu:  
wymiana jonowa 
spulchnianie
regeneracja złoża
przemywanie po 
regeneracji 

wpływ 
zanieczyszczeń 
na jonity – 
normy poniżej: 

usuwanie:

NH

4

+

, NO

-

3, 

F

-,

substancja organiczna

oraz

zmiękczanie
dekarbonizacja
demineralizacja 
odtlenianie

mętność - 5g/m

3

Fe - 0,1Fe g/m

3

 

 Mn - 0,1Mn g/m

3

Al  - 0,1Al g/m

3

utlenialność  - 6-12 O

2

  g/m

3

Cl

2

 - 0,3Cl

2

 g/m

3 

SiO

2

 - 40 SiO

2 

  mg/m

3

oleje i detergenty  -  brak

 

 

zjawisko osmozy 

rozpuszczalnik przepływa dążąc do wyrównania stężeń po 
obu stronach membrany
błona przepuszcza tylko cząsteczki rozpuszczalnika
wytwarza się różnica stężeń substancji rozpuszczonej 
powstanie ciśnienie proporcjonalne do różnicy stężeń

..

. .. .

.

..

. .

. ..

..

. .. .

.

..

. .

.

.

.

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. .

.

.

. .

.

.

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. .

.

.

. .

.

.

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. .

.

.

. .

.

.

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. .

.

.

. .

.

.

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. ..

.

. .

.

.

.

.. .

.

.

.

. ..

.

. .. .

.

.

. .

. .

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. .

.

.

. .

.

.

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. .

.

.

. .

.

.

. .. .

.

. .

. .

.

.

. . ..

.

.

. .

.

.

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. .

.

.

. .

.

.

. .. .

.

. .

.

.

.

.

. .. .

.

.

. .

.

.

ciśnienie 
osmotyczne 

. .. .

.

. .

. ..

.

. .. .

.

.

. .

.

.



OSMOZA 

PROCESY MEMBRANOWE

 

 

błona półprzepuszczalna, (celofan, pergamin, 
błona zwierzęca) 

ciśnienie osmotyczne roztworu

 

miara dążenia roztworów do osiągnięcia 
warunków równowagi -  jednakowej prężności pary 
rozpuszczalnika nad roztworami o różnych 
stężeniach

woda
zaniecz.

woda
czysta

h

woda               woda
zaniecz.           czysta

P

p -  

osmoza                                        osmoza odwrócona

osmoza – procesy membranowe

 

 

Prosty proces hydraulicznym podobnym do 
procesy osmozy, ale działającym odwrotnie. 

Surowa woda albo woda zawierające 
zanieczyszczenia pod wpływem ciśnienia 
wodociągowego przepychana jest przez 
półprzepuszczalną błonę, która oddziela czyste 
cząsteczki wody od większości zanieczyszczeń. 

Czysta woda z systemu RO przesyłana jest do 
zbiornika magazynowego, podczas gdy 
zanieczyszczenia są automatycznie spłukiwane z 
powierzchni membrany i odsyłane do kanalizacji 
odpływowej. 

ODWRÓCONA OSMOZA (RO)

 

Opis technologii filtracji membranowej
Membrana może być definiowana jako powierzchnia rozdziału 
faz. W procesach separacji membranowej, powierzchnia ta 
stanowi fizyczną barierę dla pewnych substancji, dla innych zaś 
jest przepuszczalna. Aby proces separacji i przenikania mógł 
występować, potrzebna jest siła napędowa, w tym wypadku 
ciśnienie.

 

 

membrana zatrzymuje zanieczyszczenia organiczne 
i nieorganiczne oraz rozpuszczone w wodzie ciała 
stałe, metale ciężkie, pierwiastki radioaktywne, 
przepuszczając tylko cząsteczki czystej wody. 

membrana posiada porowatość zbliżoną do 
cząsteczki wody tj. 0,0001 mikrona (mikron = 0,001 
mm) 

uzyskiwana na niej zdolność do odrzucenia znacznie 
powyżej 90% substancji rozpuszczonych powoduje 
praktycznie idealną czystość przepuszczonej wody i 
stawia ją zdecydowanie na czele wszystkich innych 
metod oczyszczania wody 

.

bakteria 0,2-1,0 mikrona

wirus 0,02-0,4 mikrona

otwór w membranie 0,0001 mikrona

 

 

I Stopień filtracji

 - przeprowadzany jest przez filtr 

wstępny osadowy, polegający na usunięciu brudu, piasku, 
szlamu i rdzy. Usuwa osady, 

zawiesiny i części stałe

 

znajdujące się w każdej wodzie, podwyższając 
skuteczność działania następnych stopni filtracyjnych. 

II Stopień filtracji

 - w którym przez filtr wstępny złożony 

z 

węgla

 

aktywnego

 wychwytywana i osadzana jest 

większość 

substancji organicznych, chlor, radon, DDT.

 W 

wyniku tego procesu następuje również polepszenie 
smaku i zapachu wody. 

III Stopień filtracji

 - odwrócona osmoza poprzez 

membranę usuwa wszystkie pozostałe 

związki 

organiczne i rozpuszczone ciała stałe

. Na tym etapie 

uzdatniania uzyskiwana jest woda o parametrach 
czystości nie uzyskiwanych w innych systemach. 
Membrana osmotyczna usuwa między innymi 

azotany, 

metale ciężkie, benzen, pierwiastki promieniotwórcze, 
fenole, bakterie i wirusy

. 

IV Stopień filtracji

 - końcowy filtr złożony z 

węgla 

aktywnego

 przeprowadza dodatkowe uszlachetnianie wody. 

Usuwa gazy i substancje lotne, które mogą przedostać się 
przez membranę osmotyczną. Zapewnia świeżość i 
naturalność smaku i zapachu wody (ostatecznie usuwa 
śladowe domieszki zapachowe). 

 

 

Mikrofiltracja (MF)
Separacja większych cząsteczek. Stosuje się 
jako alternatywę dla filtracji klasycznej, 
oddzielanie niskocząsteczkowych substancji 
rozpuszczonych od makrocząsteczek. 

Ultrafiltracja (UF)
Membrany są porowate, jednakże porowatość 
jest bardzo mała, <5% powierzchni. Separacja 
molekuł zależna od ich wielkości, oddzielanie 
zawiesin. 

Nanofiltracja (NF)
Podobna do RO, możliwe jest jednak 
przenikanie małych molekuł substancji 
nieorganicznych. Zmiękczanie wody, 
usuwanie mikrozanieczyszczeń organicznych. 

Odwrócona Osmoza (RO)
W tym procesie wykorzystywane są 
membrany o najbardziej zwartej strukturze, 
które zatrzymują większość substancji 
rozpuszczonych. Stosowana m.in. do 
odsalania wody morskiej. 

przechwytywanie jonów 
jednowartościowych