Умягчение воды по методу ионного обмена основано на свойстве катионитов обменивать катионы, которыми предварительно «заряжены» его активные группы, на содержащиеся в умягчаемой воде катионы кальция и магния. В результате реакции катионит отдает в воду взамен поглощенных обменные катионы. В зависимости от того, каким обменным ионом «заряжен» катионит: натрием, водородом или аммонием — различают процессы Na-, H- и МН4-катионирования.
Процесс обмена ионов между катионитами и раствором, содержащим соли жесткости, зависит от многих факторов. Главными из них являются свойства катионитов, состав исходной воды и условия происходящего процесса. Все эти факторы тесно связаны между собой и прежде всего определяют скорость прохождения ионообменных реакций. Реакция обмена между катионитом и ионами исходной воды, являющейся раствором солей, обусловливается диффузией ионов из раствора внутрь катионита и из катионита в исходную воду. Процесс управляется законами диффузии и действия масс.
При умягчении воды, содержащей ионы кальция и магния, Na-катионированием кальций и магний будут диффундировать в катионит; в свою очередь натрий из катионита диффундирует в воду. В результате обменной реакции кальций и магний займут место вытесненного натрия в ка-тионите, а натрий займет место магния и кальция в умягченной воде. Обмен ионов между катионитом и растворами (водой) происходит эквивалентно: из катионита ионы Na+ вытесняются в количестве, эквивалентном количеству ионов Са2+ и Mg2+, поглощаемых из раствора. Обмен ионов является не только эквивалентным, но и обратимым процессом. Обратимость обмена ионов заключается в том, что скорость обмена иона, вытесненного из катионита, и иона, поглощенного из раствора, при условии равновесия практически равна. Эквивалентность и обратимость обмена ионов нарушаются в том случае, если наряду с обменом ионов в воде протекают другие реакции, например окислительно-восстановительные, физическая сорбция молекул и др.
