Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применялся (да и теперь применяется) в основном для умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные иониты (сульфоугли, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей обезжелезивания воды резко возросла.
С точки зрения обезжелезивания воды важен тот факт, что катиониты способны удалять из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные металлы, а значит, и растворенное двухвалентное железо. Причем теоретически концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, очень велики. Достоинством использования ионного обмена для обезжелезивания воды является также и то, что он "не боится" верного спутника железа - марганца, сильно осложняющего работу систем, основанных на использовании методов окисления. Главное же преимущество ионного обмена для обезжелезивания воды состоит в том, что из воды могут быть удалены железо и марганец, находящиеся в растворенном состоянии. То есть совсем отпадает необходимость в такой капризной и "грязной" (из-за необходимости вымывать ржавчину) стадии, присущей системам обезжелезивания воды, как окисление.
Однако на практике возможность применения катионообменных смол для обезжелезивания воды сильно затруднена. Объясняется это следующими причинами:
Во-первых, применение катионитов целесообразно там, где существует также и проблема с жесткостью воды, так как железо удаляется из воды вместе с жесткостью. Там, где ситуация с жесткостью достаточно благополучная, применение катионообменных смол в системах для обезжелезивания воды нерационально.
Во-вторых, ионообменные смолы очень критичны к наличию в воде трехвалентного железа, которое "забивает" смолу и очень плохо из нее вымывается. Именно поэтому нежелательно наличие в воде не только уже окисленного железа, но и растворенного кислорода и других окислителей, наличие которых может привести к его образованию. Этот фактор накладывает также ограничение и на диапазон рН, в котором работа смол в таких системах обезжелезивания воды эффективна.
В-третьих, при высокой концентрации в воде железа, с одной стороны, возрастает вероятность образования нерастворимого трехвалентного железа (со всеми вытекающими отрицательными последствиями - см. выше) и, с другой стороны, гораздо быстрее истощается ионообменная ёмкость смолы. Оба этих фактора требуют более частой регенерации, что приводит к увеличению расхода соли для подобных систем обезжелезивания воды .
В-четвертых, наличие в воде органических веществ (в том числе и органического железа) может привести к быстрому "зарастанию" смолы, используемой для обезжелезивания, органической пленкой, которая одновременно служит питательной средой для бактерий.
Тем не менее, именно применение ионообменных смол представляется наиболее перспективным направлением в деле борьбы с железом и марганцем в воде. Задача заключается в том, чтобы подобрать такую комбинацию ионообменных смол (подчас весьма сложную и многокомпонентную), которая была бы эффективна для обезжелезивания воды в достаточно широких пределах параметров качества воды.
