Наиболее распространенным способом умягчения воды в централизованных водоумягчительных установках является катионитовый, основанный на способности некоторых природных и искусственных соединений заменять при реакции химического взаимодействия катион натрия на ионы кальция, магния и железа. В результате реакции обмена:
ион кальция связывается катионитом и удаляется из воды: последняя в итоге вместо кальциевых будет содержать натриевые соли, не оказывающие вредного влияния на проведение технологических операций. Аналогично проходят обменные реакции по удалению солей магния. В качестве катионитов здесь применяются природные вещества — глауконитовый песок, гумусовые угли, алюмосиликаты (пермутит натрия), а также материалы, полученные искусственным путем — искусственный цеолит, искусственные смолы (на базе продуктов конденсации сульфо- и карбоновых кислот с альдегидами).
Реакция обмена между катионитом и солями жесткости, содержащимися в воде, происходит при фильтрации воды через слой размельченного катионита толщиной 2—2,5 м в условиях обычной температуры. При этом вода умягчается до жесткости 2—2,8 мг-экв. Если на катионит кальция воздействовать раствором поваренной соли, обменная реакция пойдет в обратном порядке, что и используется при очистке катионита:
Наиболее дешевым способом централизованной водоочистки принято считать известково-содовый, основанный на осаждении солей кальция, магния и железа в виде нерастворимых солей. При использовании этого способа устраняется временная и постоянная жесткость воды. В частности, известь устраняет временную жесткость, переводя карбонат кальция (и магния тоже) в нерастворимые углекислые соли:
Присутствующий в растворе углекислый натрий (сода) способствует осаждению солей постоянной жесткости:
Умягчаемая вода после добавок растворов извести и соды тщательно перемешивается, отстаивается и фильтруется через слой мраморной крошки толщиной 0,6 м при скорости 4—5 м3/ч в соответствующие емкости для хранения.
Вода при использовании известково-содового способа в зависимости от температуры нагрева умягчается до жесткости 2 мг-экв при температуре 20° С и до жесткости 0,09 мг-экв при температуре 90°С.
Из способов умягчения воды непосредственно в производственных условиях следует указать на содовый, фосфатный и способ умягчения с образованием комплексных солей.