Обработка воды методом ионного обмена

Обработка воды основана на способности некоторых, практически нерастворимых в воде органических материалов – ионитов, вступать в ионный обмен с растворенными в воде солями. Иониты абсорбируют или обменивают ионы солей, отдавая в воду эквивалентное количество ионов, которыми ионит насыщается при регенерации.

Ионит, имеющий обменный ион-катион, называется катионитом, ионит, имеющий обменный ион-анион, называется анионитом.

Аниониты подразделяются на сильноосновные – АВ-17-8, слабоосновные – АН-31, среднеосновные – Варион АД.

Сильноосновные аниониты способны обменивать ион гидроксила (ОН^-) своей обменной группы на анионы растворенных в воде сильных и слабых кислот: угольной (H₂CO₃), кремниевой (H₂SiO₃).

Слабоосновные аниониты способны обменивать ион гидроксила (ОН^-) своей обменной группы на анионы сильных кислот: соляной (HCl), серной (H₂SO₄), азотной (HNO₃) и только в кислой среде.

По активности обменных групп компоненты делятся на сильнокислотные и слабокислотные.

Катион водорода способен обменивать все катионы, присутствующие в исходной воде.

Первая ступень Н-катионирования имеет целью обмен практически всех катионов, присутствующих в исходной воде на катион водорода, содержащийся в катионите.

Ca(HCO₃)₂ + 2HR ® CaR₂ + 2CO₂ + 2H₂O;

Mg(HCO₃)₂ + 2HR ® MgR₂ + 2CO₂ + 2H₂O;

CaSO₄ + 2HR ® CaR₂ + H₂SO₄;

Na₂SO₄ + 2HR ® 2NaR + H₂SO₄;

CaCl₂ + 2HR ® CaR₂ + 2HCl.

Присутствие обменного катиона водорода в катионите достигается его периодической регенерацией серной кислотой.

2CаR₂ + 2H₂SO₄ ® 4HR + 2CaSO₄;

2MgR₂ + 2H₂SO₄ ® 4HR + 2MgSO₄;

2NaR + H₂SO₄ ® 2HR + Na₂SO₄.

Первая ступень анионирования служит для замены анионов сильных кислот (хлоридов, сульфатов, нитратов) анионом гидроксила.

H₂SO₄ + 2AnOH ® An₂SO₄ + 2H₂O;

HCl + AnOH ® AnCl + H₂O;

HNO₃ + AnOH ® AnNO₃ + H₂O.

Наличие обменных гидроксильных групп в анионите достигается его периодической регенерацией раствором едкого натра.

AnCl + NaOH ® AnOH + NaCl;

An₂SO₄ + 2NaOH ® 2AnOH + Na₂SO₄;

AnNO₃ + NaOH ® AnOH + NaNO₃.

Н-катионитовые фильтры II ступени предназначены для поглощения всех катионов, как проскочивших через I ступень катионирования, из-за несвоевременного отключения Н-катионитовых фильтров I ступени, так и попавших в воду из анионитовых фильтров I ступени, когда в результате неполной отмывки в фильтре возможны наличия остатков регенерационного раствора или при старении анионита.

2HR + Na₂CO₃ ® 2NaR + CO₂ + H₂O;

HR + NaOH ® NaR + H₂O;

2HR + Na₂SO₄ ® 2NaR + H₂SO₄.

Регенерация Н-катионитовых фильтров II ступени осуществляется серной кислотой.

Сильноосновные анионитовые фильтры II ступени предназначены для понижения кремнесодержания обессоленной воды до 100 мкг/дм³ и ниже

2AnOH + H₂SiO₃ ® An₂SiO₃ + 2H₂O.

Одновременно с этим происходит поглощение остатков свободной углекислоты

2AnOH + H₂CO₃ ® An₂CO₃ + 2H₂O.

Восстановление гидроксильных ионов обеспечивается путем его регенерации едким натром.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Обязательное

ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ФИЛЬТРОВ

1. Основными показателями работы фильтров, кроме качества отработанной воды, являются: удельная используемая емкость поглощения катионита и удельный расход кислоты и щелочи на регенерацию.

2. Подсчет удельной емкости поглощения E, гэкв/м³, Н-катионитовых фильтров определяется по формуле:

где Щ – общая щелочность исходной воды, мг/дм³;

К – кислотность фильтрата, мг/дм³;

Q – количество воды, выданное за фильтроцикл, м³;

V – объем загруженного в фильтр катионита, м³.

3. Расход кислоты на 1 гэкв поглощенных катионов:

где g H₂SO₄ – общий расход кислоты(100%-го продукта) на одну регенерацию фильтра, кг.

4. Подсчет удельной емкости поглощения An фильтров определяется по формуле:

где К – кислотность Н-катионированной воды, определенная по метилоранжу, мгэкв/кг;

Q – количество обработанной воды за цикл, м³;

V – объем анионита, загруженного в фильтр, м³.

5. Удельный расход едкого натра на регенерацию показывает расход реагента на удаление из воды анионов сильных кислот. Оцениваются эти затраты в граммах едкого натра на 1 гэкв поглощенных анионов.

Удельный расход едкого натра на регенерацию (г/гэкв) рассчитывается по формуле:

где g NaOH – расход 100 %-го едкого натра на одну регенерацию фильтра

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Обязательное

В чем состоит необходимость взрыхления и регенерации H_I, H_II, An_I, An_II фильтров.

1. Взрыхление осуществляется для устранения уплотнений слежавшегося ионообменного материала, для обеспечения свободного доступа регенерационного раствора к зернам ионообменного материала, при этом удаляются также мелкие частицы, образующиеся в процессе эксплуатации. Взрыхление Н-катионитовых фильтров осуществляется коагулированной водой, An фильтров – отмывочной водой. Во время взрыхления с пробоотборника на входе необходимо контролировать качество воды, а также наличие зерен ионообменного материала. Присутствие в пробах мути и мелочи, медленно оседающей на дне – явление нормальное, свидетельствующее о вымывании из фильтра мелочи. При появлении в сбросной воде крупных зерен ионообменного материала, необходимо снизить нагрузку на взрыхление, если и при снижении нагрузки есть присутствие крупных зерен в сбросной воде, фильтр отключить от взрыхления, доложить НСХЦ, записать в “Журнал дефектов”

2. Регенерация ионообменного материала осуществляется для восстановления его обменной способности. Регенерация фильтров H_I, H_II производится серной кислотой (H₂SO₄) 1-2 % концентрации. Сбросный регенерационный раствор используется на фильтрах Н УПВТ-2. Регенерация фильтров An_I, An_II производится щелочью (NaOH) 4 % концентрации.

Дата добавления: 2015-07-16