Анионизирано омекотяване на водата

Омекотяване на водата с йонизация на натриев хлорид

Както показва името на този метод за пречистване на водата, той се основава на използването на катионен обменник в Na-формата и анионообменник в C1-формата; регенерацията на двата йонообменника се извършва с разтвор на натриев хлорид (фиг. 20.16).

Фигура: 20.16. Схема натриево-хлорна йонизация на водата

1.4 - подаване на начална и отстраняване на омекотена вода; 2 - филтър за обмен на натриев катион; 3 - хлор-йонообменник или комбиниран натрий-хлорен йонообменник

Йонизацията на хлора се извършва след предварителна натриева катионизация. Обсъдените по-горе реакции протичат върху натриеви катионни филтри и обработената вода омекотява, в нея остават само натриеви соли: NaHC 03, Na 2 S O4, NaCl, NaN O3. Когато натриево-катионизираната вода преминава през силно базичен анионообменник в хлорна форма, протичат реакциите на обмен на аниони, съдържащи се в Na-катионизирана вода, за хлорни йони в анионообменника, а именно:

В резултат на сорбцията на НСОз-йона алкалността на пречистената вода намалява, тя е минимална в началото на работния цикъл и след това постепенно се увеличава. Краят на работния цикъл на хлор-анион обменния филтър се задава чрез увеличаване на алкалността на филтрата до предварително определена стойност.

Практиката показва, че използването на слабо базични анионни обменници в описаната технология на Na - Cl йонизация се оказва невъзможно, тъй като след две или три регенерации с готварска сол, анионообменниците от този тип не възстановяват обменната си способност. Внедряването на тази технология срещна редица други трудности. За да се удължи експлоатационният живот на силно основен анионообменник, например AB-17-8, е необходимо пречистената вода да не съдържа желязо и органични вещества в йонизационните схеми Na - Cl. Двувалентното желязо много често се съдържа в подпочвените води и след това първо трябва да се отложи изходната вода. Повърхностните води, за които е необходима коагулация, за да се отстранят органичните вещества, обикновено се обработват с предварителна обработка на вар, ако е необходимо, за намаляване на алкалността, след което не се нуждаят от йонизация на Na-C1.

Методът на йонизация на натриев хлор трябва да се използва в изключителни случаи, когато съотношението на анионите във водата източник

и общата концентрация на сулфати и нитрати е не повече от 3 mg-eq/l.

В котелните централи обикновено се изисква дълбоко омекотяване на водата, за което се използват два етапа на натриево катионизиране на водата. В случай на Na-C1-йонизация, след натриево-катионитните филтри от първия етап се поставят филтри от втория етап, където натриевата катионизация се комбинира с хлорна йонизация, докато катионитът се зарежда в дъното на филтър, а отгоре е поставен анионит от типа AB-17. В процеса на регенерация на втория етап филтър с разтвор на натриев хлорид, натриевите йони - регенерират катионообменника, а хлорните йони - анионообменника.

Консумацията на сол се приема равна на 100-120 kg/m3 анионообменник. Регенериращият разтвор трябва да се приготви с помощта на омекотена вода. Разходът на вода за почистване е 3-4 м3/м3. Предполага се, че скоростта на филтриране е 15–20 m3/h, броят на филтрите е 2–3. Когато хлорно-анионитният филтър е изключен при алкалност 1,0-1,5 mg-eq/l, средната алкалност за един работен цикъл е много по-ниска. Натриево-хлор-йонообменният филтър се изчислява като натриево-катионообменен филтър от първия етап, а необходимият обем на анионообменната смола се определя при работния капацитет на анионообменната смола за йон НСО3-280 - 300 g-екв./M3. Слоят на анионита във филтъра се приема като минимално необходим, броят на регенерациите е не повече от 2 пъти на ден за всеки филтър. Катионитен слой - като разлика между общата височина на товарния слой R0 и стандартния филтър минус анионитния слой, но не по-малко от 0,5 m.

Твърдостта на омекотената вода е 0,01 mg-eq/l, алкалността е до 0,2 mg-eq/l. Йонообменниците обикновено се регенерират с 5% разтвор на натриев хлорид.

За регенерация на катионообменни филтри от първия етап, отпадъчният разтвор се използва след регенериране на филтри от II етап.

Обемът на анионообменника във втория етап филтри

При инсталации с капацитет от 5 до 50 м3/ч методът за омекотяване на натрий-хлор-йон обмен има редица предимства в сравнение с метода за обмен на водород-натрий-катион: консумира се само един реагент - трапезна сол не е необходима киселинна промишленост, не се изисква антикорозионна защита на оборудване, тръбопроводи и специални фитинги. Броят на оборудването е намален, контролът върху работата и работата на омекотителя за вода е опростен. Недостатъкът на този метод е увеличаването на хлоридите в омекотената вода с количество, еквивалентно на нейната алкалност.

Омекотяване на водата с амониева йонизация

йонизация за омекотяване на водата

По време на амониевата катионизация пречистената вода се филтрира през слой катионообменник, регенериран с амониеви соли NH 4 C 1 или (NH 4) 2 S 04. Амониевият йон, съдържащ се в катионообменника, се заменя за катиони Ca (II), Mg (II), Na (I), присъстващи в естествена вода, следните реакции протичат отляво надясно:

Както се вижда от обменните реакции, във филтрата се образуват амониеви соли, съответстващи на анионите, присъстващи във водата. Амониево-катионизираната вода омекотява и нейната алкалност има същата стойност като тази на първоначалната вода.

При нагряване на вода в котел амониевите соли се разлагат:

Амонякът и въглеродният диоксид, образувани при разлагането на амониевия бикарбонат, се отнасят с пара, а солната и сярната киселини трябва да останат във водата на котела. За да се избегне корозия, причинена от киселини, използването на амониева катионизация в енергийната практика винаги се комбинира с катионизация на натрий. В процеса на натриево катионизиране, карбонатната твърдост се превръща в натриев бикарбонат, който се разлага в котела с образуването на сода и сода каустик:

Въглеродният диоксид се отвежда с пара, а содата и содата каустик неутрализират киселинността на водата, която се появява по време на термичното разлагане на амониевите соли. За да се предотврати прекомерно намаляване на алкалността на котелната вода, комбинацията от амониева катионизация с натриева катионизация се извършва с очакването да се получи в омекотена вода концентрацията на HCO3- йони с 0,3-0,7 mg-eq/l повече от концентрация на амониеви йони.

Парни котли, задвижвани от NH 4 - Na-cationized вода винаги съдържа голямо количество амоняк. Предвид това обстоятелство, амониевата катионизация на водата не трябва да се използва, когато отоплителният кръг на котелната централа съдържа устройства (топлообменници и др.) И части от месинг или медни сплави или когато пара се използва за системи за топло водоснабдяване или е отворена отоплителни системи. Във всички предприятия, в които парата не трябва да съдържа амоняк, методът за амониево катионизиране на водата трябва да бъде изоставен.

Комбинацията от амониеви и натриеви процеси на катионизиране е възможна при използване на схеми за паралелно или съвместно катионизиране на NH 4 - Na. Изборът на схемата се определя от качеството на изходната вода.

Използва се паралелна схема NH 4 - Na за катионизация

където Zhk е карбонатната твърдост на изходната вода, mg-eq/l, Schost е условната "остатъчна" алкалност на омекотената вода след комбинирана амониево-натриева катионизация или след смесване на потоците от NH 4 и Na-катионизирана вода, meq/л; условно, защото отговаря само на съдържанието на NaHC 03 в омекотена вода.

Ако в изходната вода практически няма натрий, уравнението приема формата

Степента на обмен на твърдост за натрий (със съвместна амониево-натриева катионизация) или делът на водата, подавана към натриево-катионообменните филтри в схемата на паралелна амониево-натриева катионизация, us,% се определя от уравнението

При изчисляване на катионообменни филтри в паралелни или комбинирани схеми за амониево-натриева катионизация, следва да се използват следните изчислителни данни от таблици 20.4 и 20.5: височина на слоя и размер на зърната на катионообменната смола, скорост на филтриране, загуба на налягане върху филтрите, интензивност и продължителност на разхлабване измиване.

Регенерирането на амониево-катионни филтри се извършва с разтвор на амониев сулфат или хлорид. Използването на амониев сулфат (сорт се използва за селско стопанство) е по-евтино, но когато се използва, съществува опасност катионообменникът да стане гипс (утаяване на CaS O4 върху зърната на катионообменника). За регенерация се приготвя и преминава през него 2-3% разтвор на амониев сулфат, както и вода за измиване със скорост най-малко 10 m/h.

Специфичната консумация на амониев сулфат се приема равна на 200 g/g-eq от отстранената твърдост, когато разтворът се използва повторно (с двустепенна схема) - 140 g/g-eq.

Работният капацитет на обменния амониев катионообменник е с 10-15% повече от натриевия катионообменник. Специфичен разход на вода за измиване от продукти за регенерация - 5 м3 на 1 м3 катионен обменник.

Изборът на диаметър, количество и други изчисления на амониево-катионитни филтри се извършва по същия начин като изчисляването на натриево-катионитни филтри.

По време на процеса на комбинирана амониево-натриева катионизация филтърът се регенерира със смесен разтвор на амониев сулфат и натриев хлорид. Концентрацията на амониев сулфат не трябва да надвишава 2-3%, трапезната сол се разтваря в същия обем.

Съставът на разтвора за регенерация се определя в зависимост от стойността на amn4.

Относителната концентрация на NaCl, в% от сумата на консумацията на реагенти (NH 4) 2 S 04+ NaCl, се определя от уравнението

Консумацията на реагенти за една регенерация с комбинирана амониево-натриева катионизация се определя от уравненията: консумация на амониев сулфат Q nNH 4, kg,

консумация на готварска сол QpNa, кг,

където V е обемът на катионообменника във филтъра, m3; Ер е работната обменна способност на катионообменника (в случай на съвместно катиониране се приема както при NH 4 - Na-катионизация), g-eq/m3; qp - специфичен разход на реагенти, g/g-екв.

Консумацията на вода за регенерация на амониево-катионообменния филтър и NH 4 - Na-катионообменният филтър се изчислява по същия начин, както за натриево-катионообменния филтър, като се вземе предвид фактът, че регенерационният разтвор на амония сулфатът трябва да има концентрация не повече от 2-3% и консумираната вода за измиване е 5 м3 на 1 м3 катионен обменник.

Методи за дълбоко омекотяване на водата

Друг пример за получаване на дълбоко омекотен филтрат е противотоковото катионизиране, което беше споменато по-горе. Същността на противотоковото катионизиране е, че водата, която трябва да се омекоти, се насочва през катионния слой отдолу нагоре, докато регенериращият разтвор и промивната вода се прекарват през катионита в обичайната посока - отгоре надолу.

Противотоковото катионизиране се осъществява във филтри с хидравлично затегнато (виж фиг. 20.13) натоварване. Регенерирането на филтъра се извършва без предварително промиване. Резултатите от работата на такива филтри показаха: възможно е да се увеличи скоростта на противотокова филтрация до 25 m3/h; при омекотяване на води със средна твърдост (до 10 mg-eq/l) остатъчната твърдост на филтрата не надвишава 0,01 mg-eq/l, т.е. полученият ефект не отстъпва на ефекта от двуетапната катионизация; с леко намаляване на специфичния разход на сол за регенерация (до 165 mg-eq/l), абсорбционната способност на филтъра намалява, но омекотяващият ефект не намалява; трябва да е възможно дренажът да се промие обратно с поток вода от водоснабдителната система, тъй като по време на работния цикъл на омекотяване дренажните капачки, разположени в слоя на катионообменника, са частично запушени с дребни зърна; възможна противотокова катионизация без обратно промиване на товара преди неговото регенериране.

Фигура: 20.18. Определяне на специфичния разход на сярна киселина qK за регенерация на водород-катионни обменни филтри, в зависимост от необходимата твърдост на филтрата ( LF) и общо съдържание на сол в изходната вода в mg-eq/l (и) и от общото съдържание на сулфатни аниони и хлориди б)

1 - 5 mEq/l; 2 - 7,0; 3 - 10; 4 - 15; 5 - 20, 6.7 - с регенерация на ко-ток и контра-ток

Алексеев Л.С., Гладков В.А. Подобряване качеството на меките води. М., Стройиздат, 1994.

Алферова Л.А., Нечаев А.П. Затворени водни системи на промишлени предприятия, комплекси и квартали. М., 1984.

Аюкаев Р. И., Мелцер В. 3. Производство и приложение на филтрация

материали за пречистване на вода. Л., 1985.

Weitser Yu.M., Miits D.M. Флокуланти с високо молекулно тегло в процесите на пречистване на водата. М., 1984.

Егоров А.И. Хидравлика на тръбни системи под налягане в пречиствателни станции за вода. М., 1984.

Журба М.Г. Пречистване на вода на гранулирани филтри. Лвов, 1980.