Velika enciklopedija nafte i gasa. Ionizmjenjivačke smole: primjena. Koliko su efikasni u prečišćavanju vode?

Jonoizmenjivačka smola se koristi u filterima sistema za prečišćavanje vode za omekšavanje vode. Tokom procesa omekšavanja, natrijum kationski izmenjivač uklanja jone kalcijuma i magnezijuma iz vode. Upravo ti joni čine vodu tvrdom. Uklonjeni ioni tvrdoće zamjenjuju se odgovarajućom količinom jona natrijuma. U slučaju ekvivalentne supstitucije jona, anjonski sastav (negativno nabijeni joni) i pH (vodikov indeks, kiselost sredine) vode se ne mijenjaju.

Tokom rada omekšivača filtera dolazi do procesa sorpcije (apsorpcije) jona tvrdoće i efikasnost filterskog materijala (izmjenski kapacitet smole) postepeno opada. Kao rezultat, efikasnost filtera se pogoršava. Joni soli tvrdoće ne zadržavaju se na granulama smole i ulaze u vodovodni sistem kuće. Krutost voda iz česme raste, što rezultira padom kvaliteta vode. vodovodna oprema a posuđe formira bijeli premaz.

Kako se kvalitet vode za piće ne bi pogoršao na izlazu iz sistema za filtriranje, potrebno je redovno provoditi posebne radnje koje se nazivaju „regeneracija jonoizmenjivačke smole“. Regeneracija će vratiti mediju omekšivača njegovu sposobnost da efikasno smanji tvrdoću vode iz bunara.

Proces regeneracije filtera omekšivača

1. Suspendirane soli se uklanjaju iz filtera ispiranjem vodom.
2. Joni povezani sa smolom za jonsku izmjenu uklanjaju se otopinom za regeneraciju (NaCl).
3. Filter se ispere vodom kako bi se uklonila otopina za regeneraciju.

Jedna od prednosti filtera na bazi jonoizmenjivačkih smola je u tome što se kationski izmenjivači regenerišu rastvorom običnih kuhinjska so(natrijum hlorid, NaCl). Odnosno, nema negativnog uticaja na zdravlje ljudi i stanje životne sredine. Sol mora uvek biti unutra rezervoar soli iz koje, tokom regeneracije, dijelovi ulaze u balon.

Vraćanje svojstava sredstva za filtriranje omogućava vam da ponovo koristite jedno zatrpavanje. Međutim, sposobnost jonoizmenjivačke smole da omekšava vodu postepeno se smanjuje, jer regeneracija ne vraća sva svojstva jonoizmenjivačkoj smoli za 100%.

Prosječni vijek trajanja jonoizmenjivačke smole je 3 godine, pod određenim radnim uvjetima - do 6 godina. Potpuno iscrpljeni kationski izmjenjivači podliježu odlaganju.

Punjenje kationita mora se izvršiti kroz gornji otvor filtera ručno ili uz pomoć hidrauličnog uređaja za punjenje.

Kationski izmjenjivač se stavlja u filter napunjen vodom za dvije trećine. Prilikom opterećenja uzima se u obzir koeficijent bubrenja kationskog izmjenjivača i odatle se određuje visina opterećenja suvog materijala. Nakon toga, kationski izmjenjivač se ispere od finoće mlazom vode odozdo prema gore. Na-katjonski izmjenjivač se, osim toga, ispere iz kisele vode mlazom vode od vrha do dna.

Nakon ubacivanja kationskog izmjenjivača u filter napunjen vodom ili otopinom NaCl, bubrenje jonskog izmjenjivača u toku dana, ispire se odozdo prema gore, sloj finoće i prljavštine se uklanja sa površine i visina sloja se dovodi do normalno. Zatim se filter zatvori, napuni vodom odozdo i regeneriše kiselinom uz potrošnju 100% H2SO4 od 17 do 25 kg po 1 m3 kationskog izmenjivača. Nakon ulaska u filter potreban iznos jaka kiselina, njeno snabdevanje je zaustavljeno, a voda nastavlja da se snabdeva istom brzinom, odbacujući istrošenu, obično neutralnu, regeneracionu otopinu prezasićenu gipsom. Količina ispuštene otopine od trenutka prestanka dovoda kiseline mora biti jednaka zapremini kationskog izmjenjivača učitanog u filter. Nakon ispuštanja ove količine otopine i smanjenja njene tvrdoće na 10 - 15 mg-eq/l, počinju puniti rezervoar za ponovo koristiti rastvor za regeneraciju istrošene kiseline ili rezervoar za otpuštanje. Nakon punjenja, ako je voda za pranje i dalje tvrda, nastavite sa čišćenjem ispuštanjem vode za pranje u kanalizaciju.

Nakon ubacivanja kationskog izmjenjivača u filter, pranja odozdo prema gore, uklanjanja sloja finoće i prljavštine sa površine, filter se puni vodom odozdo i regeneriše kiselinom pri protoku od 100% H2SO4 od 17 do 25 kg po 1 m3 kationskog izmjenjivača.

Nakon punjenja kationskog izmjenjivača, ispire se obrnutom strujom brzinom od 8 - 10 m/h do čiste vode.

Formula (2) ima određeno praktično značenje: određivanjem koeficijenta K lako se može izračunati volumen opterećenja kationskog izmjenjivača koji je potreban za obradu potrebne količine otopine u datom trenutku. Uz datu količinu napunjenog kationskog izmjenjivača, moguće je odrediti vrijeme razrade jonoizmenjivačke smole.

Ugrađeni su taložnik i saturator, a proširenje kationitnog dijela tretmana vode radila je radionica povećanjem visine filtera za 1 m uz odgovarajuće punjenje kationita i zamjenu glaukonita sulfoniranim ugljem.

Prije utovara u kationit filtere, po visini se napravi oznaka (kredom) do koje se kationit mora opteretiti ili se odredi težina ili zapremina kationita potrebna za utovar. Treba uzeti u obzir stepen njegovog oticanja a.

Za racionalan izbor šeme i dizajna H - filtera za katjonsku izmjenu postrojenja za desalinizaciju u odnosu na specifičan sastav vode i uslove regeneracije, potrebno je odrediti: visinu sloja katjonskog izmjenjivača, koja mora biti u potpunosti regenerisan kiselinom, i specifična potrošnja kiseline, čime se obezbeđuje potpuna regeneracija potrebnog dela opterećenja kationskog izmenjivača.

Da bi se poboljšala pouzdanost filtera, stvarna potrošnja kiseline mora se povećati za 20 - 30% u odnosu na pronađenu. Treba obratiti pažnju na činjenicu da ukupna visina opterećenja kationskog izmjenjivača mora biti odabrana na način da za datu specifična potrošnja za regeneraciju zaštitnog sloja, njegov višak bi se apsorbovao u narednim slojevima kationskog izmenjivača duž toka regenerata. Za hlorovodonične kiseline obezbeđivanje navedenih uslova ne predstavlja nikakve poteškoće, jer već pri stehiometrijskoj potrošnji istog za regeneraciju visina potpuno regenerisanog sloja kationskog izmenjivača znatno premašuje visinu zaštitnog sloja. Za sumpornu kiselinu, obezbjeđivanje ovih uslova je donekle teško. Međutim, kao što slijedi iz § 5.7, uz određene zahtjeve, moguće je osigurati potreban stepen regeneracije date visine sloja i odgovarajuće radne dubine.

Zaista, kod joniranja direktnog toka, zbog uspostavljene distribucije jona u koloni prije regeneracije, joni kalcija i magnezija koji su tokom regeneracije istisnuti kiselim rastvorom uklanjaju ione natrijuma iz kationskog izmjenjivača, zbog čega se, nakon regeneracije, natrijum joni se praktično ne nalaze u kationskom izmenjivaču. U slučaju protustrujne regeneracije, joni natrijuma se istiskuju samo monovalentnim vodonikovim jonima i prolaze kroz cijeli sloj kationskog izmjenjivača. Iz ovih razloga, čini nam se da je pronašao kontrastrujni metod regeneracije široka primena u normalnim uslovima H - katjonizacija.

Prema ovim standardima dodatak jonoizmenjivačkim filterima u prvoj godini rada iznosi 20% za sulfougalj, 15% za KU-2 kationski izmenjivač, u narednim godinama 12% za sulfougalj, 7% za KU-2. Prema Mosenergu, broj filtera za oba sorbenta je skoro isti, jer sa smanjenjem zapremine punjenja KU-2 kationskog izmenjivača u poređenju sa sulfo-ugljem (otprilike 2 puta), dolazi do velike količine vodenog jastuka. potrebno da se olabavi prvi.

Loading FSD se sastoji od kation-ta KU-1G proizvedenog u fabrici plastike Nižnji Tagil i smole za izmjenjivanje anjona AV-17 proizvedene u kemerovskoj fabrici Karbolit. Jedan FSD sa internom regeneracijom je napunjen KU-2 kationskim izmenjivačem. Veličina zrna kationskih izmjenjivača je 0 5 - 10 mm, anionskog izmjenjivača 0 25 - 10 mm. Visina punjenja kationskog izmenjivača u svim FSD je 600 mm, visina punjenja anjonskog izmenjivača u FSD sa unutrašnjom regeneracijom je 800 - 900 mm, u FSD sa spoljnom regeneracijom 500 - 600 mm.

Loše performanse kationskog izmjenjivača zavisi uglavnom od dva razloga:

• nedovoljna visina sloja sulfoniranog uglja u filteru. U tom slučaju potrebno je maksimalno dodati sulfonirani ugalj, podići gornji drenažni uređaj što je više moguće ili povećati visinu filtera zavarivanjem cilindrične školjke na gornji dio;
• visok hidraulički otpor cijevi drenažnog uređaja koji dovode vodu. Da biste uklonili ovaj fenomen, potrebno je istovariti filter, demontirati drenažni uređaj, prepraviti ga, povećavajući broj grana i, shodno tome, broj bradavica i kapica. Ako nema kapica, potrebno je glodati velika količina prorezi na bočnim granama. Ako to ne pomogne i ne daje primjetan učinak, tada je potrebno zamijeniti sve cijevi, povećavajući njihov promjer.

Smanjenje radnog kapaciteta izmenjivača katjona zavisi od nekoliko razloga:

• so niskog kvaliteta koja se koristi za regeneraciju. Sol koja se koristi za regeneraciju mora se analizirati. Da biste to učinili, pripremite njegovu 10% otopinu i odredite na uobičajen način ukupna tvrdoća. Ne smije premašiti 40 meq / l;
• oštećenje drenažnog uređaja u filteru, na primjer, kada su čepovi otkinuti, kada su bradavice korodirane itd. U tom slučaju potrebno je isprazniti filter, pregledati i popraviti drenažni uređaj;
• netačno poštivanje režima regeneracije (nizak intenzitet otpuštanja kationskog izmjenjivača, povećana brzina prolaska otopine soli, nepoštivanje redoslijeda prilikom otvaranja slavina, nedovoljna količina soli koja se stavlja u rastvarač soli). U tim slučajevima potrebno je način regeneracije dovesti u potpunu usklađenost s uputama za održavanje filtera.

Intenzivan gubitak kationskog izmenjivača tokom labavljenja praćeno mutnom vodom. Prije svega, potrebno je provjeriti način otpuštanja, izbjegavajući ispuštanje sulfoniranog uglja u vodu za pranje. Ova pojava se može javiti i kada je kvalitet sulfo uglja nedovoljan. Ako se ne poštuju pravila skladištenja sulfoniranog uglja, on se pogoršava, mrvi, mijenjajući svoj granulometrijski sastav. Najbolji sulfonirani ugljevi se čuvaju u vodi. Osim toga, povećan sadržaj zraka u vodi i njegovo nakupljanje u filteru također doprinosi oksidaciji uglja.

Ravna kriva iscrpljivanja kationita i njegov veliki "rep" kapacitet izmjene.

Ovaj fenomen se uočava ako je brzina filtracije vode u raznim mjestima odjeljak filtera nije isti, što se dešava kada različit otpor prolaz vode na različitim točkama drenažnog uređaja.

U tom slučaju, preporučuje se da zaustavite filter, otvorite gornji otvor, uklonite gornji kontaminirani sloj i lopatom odložite sloj kationskog izmjenjivača do dubine od 1m. U najbližem remont treba platiti Posebna pažnja o hidrodinamici donjeg drenažnog uređaja.

Povećan period ispiranja soli nakon regeneracije.

Razlog za to je obično povećan mrtvi prostor između površine fuge i nivoa kapica. Da biste uklonili ovaj fenomen, potrebno je dodatno napuniti, dovodeći ga do donjih rubova kapica.

Ulazak zrna kationita u omekšanu vodu.

Ovo ukazuje na problem sa drenažni uređaj kao rezultat kvara drenažnih čepova. U tom slučaju, filter se zaustavlja, drenažni uređaj se istovaruje i popravlja.

Da obezbedi visoki nivo za pročišćavanje vode kod kuće, potrebno je koristiti trostepeni sistem filtracije. Takav sistem uključuje uložak za mehaničko čišćenje, omekšavanje (koji koristi smolu za izmjenu jona) i naknadnu obradu od aktivnog uglja.

Resurs takvih patrona je otprilike 5-7 hiljada litara, pa ih je dovoljno mijenjati jednom godišnje za nove. Ali postoji jedan važna tačka: efikasnost kertridža sa jonskim izmenjivačem direktno zavisi od nivoa tvrdoće nadolazeće tečnosti i njegova puna upotreba je moguća samo uz redovnu regeneraciju.

Jonoizmenjivačke smole: opšti opis

To su jedinjenja u obliku malih kuglica, obično jantarne boje. Oni su u stanju uhvatiti ione magnezija i kalcija iz vodenih otopina i zamijeniti ih ionima natrijuma (ili vodika). Kao rezultat, tečnost poprima normalan nivo tvrdoće.

Takvi materijali se široko koriste u procesima obrade vode od 1960-ih. Jedan je od pristupačnih, ekološki prihvatljivih i brze načine filtracija. Omogućava vam da se riješite kamenca, da postignete dobro pjenjenje u kontaktu sa deterdženti i dobiti pije vodu bez stranih primesa.

U kućnim filterima najčešće se koriste jonski izmenjivači gela (npr. kationski izmenjivač KU-2-8, Dowex, Relite, Lewatit itd. Imaju hemijsku otpornost, osmotsku stabilnost i ne emituju štetne nečistoće u prečišćenu vodu .

Budući da je kapacitet jonskih izmjenjivača ograničen, potrebno je izvršiti njegovu obnovu na vrijeme. Da bi se to postiglo, jonski izmjenjivač je uronjen u otopinu koja sadrži višak iona natrija. U ovom slučaju, proces će ići u suprotnom smjeru: natrijevi ioni se apsorbiraju, a ioni kalcija i magnezija se oslobađaju u otopinu. Sol se obično koristi kao jedinjenje za regeneraciju.

Kako regenerirati smolu kuhinjskom solju?

Da biste to učinili, zatvorite slavinu na ulazu da biste zatvorili dovod vode do filtera i uključite čista voda za smanjenje pritiska u kućištima sistema. Zatim izvadite uložak za mehaničko čišćenje i temeljno ga očistite od prljavštine tako što ćete ga isprati pod tekućom vodom četkom, a također oprati bocu filtera. Nakon ovih postupaka, ponovo instalirajte kertridž za mehaničko čišćenje.

Zatim morate nabaviti uložak sa ionskim izmjenjivačem. Postupak njegove regeneracije zavisi od vrste sistema filtracije: u jednostavni filteri sadržaj se može izliti i regenerirati u posebnoj posudi; u složenijim, oporavak se vrši bez uklanjanja granula.

U prvom slučaju smolu prelijte sa 2 litre 10% rastvora nejodirane soli (100 g soli na 1 litar vode) i ostavite da se kuha 6-8 sati. Nakon toga, jonski izmjenjivač se ispere čista voda 2-3 puta i ponovo zaspati.

Druga opcija uključuje sipanje smole direktno u uložak sa 2 litre 10% fiziološke otopine, nakon čega se uložak stavlja u ispranu tikvicu i sipa još 0,5 litara otopine, ostavljajući 8-10 sati. Nakon tog vremena, tečnost se ispusti i jonski izmjenjivač se ponovo uroni u 2 litre otopine. Da bi se uklonio višak soli, granule se zatim isperu sa 2 litre čiste vode.

Važna tačka! Restauracija smole se može izvoditi više puta, ali postepeno postaje kontaminirana nečistoćama sadržanim u vodi, te gubi kapacitet jonske izmjene. Zbog toga kartušu jonskog izmjenjivača treba zamijeniti otprilike jednom godišnje (u zavisnosti od upotrebe i tvrdoće vode).

Strana 12 od 39

U postrojenjima za odsoljavanje, filteri H-katjonskog izmenjivača su napunjeni kationskim izmenjivačem razne marke. Količina suvog kationskog izmenjivača ubačenog u filter treba izračunati na osnovu potrebne visine sloja filtera kationskog izmenjivača u nabubrenom stanju.
Kod H-katjonskih izmjenjivača filtera prvog stupnja sloj vlažnog katjonoizmjenjivača mora imati visinu koja omogućava povećanje volumena katjonoizmjenjivača za približno 50% tokom rahljenja. U H-kationitnim filterima II i III stepena preporučljivo je imati sloj vlažnog kationita visine 1,0-1,5 m pod istim uslovima.
Nakon punjenja u filter, kationski izmjenjivač se drži u vodi da bubri 10-12 sati.Nakon bubrenja, kationski izmjenjivač se ispire od kontaminacije mlazom vode odozdo prema gore. Sulfonirani ugalj počinje da se rahli pri brzini porasta vode od 7-8 m/h i povećava se na 12-15 m/h kako se voda za pranje bistri.
Nakon pranja kationskog izmjenjivača, otvara se filter, ručno se uklanja gornji sloj finoće (njegova debljina ovisi o kvaliteti kationskog izmjenjivača), dodavanjem ili otpremom kationskog izmjenjivača visina sloja se prilagođava izračunatoj. Nakon toga se mjeri visina sloja kationita u nabubrenom stanju.
Priprema svježeg kationskog izmjenjivača za rad vrši se njegovom regeneracijom sa viškom otopine kiseline. Prilikom pranja određuju se tvrdoća i kiselost vode za pranje. U tim slučajevima. kada pranje kasni, a tvrdoća vode za pranje ne opada dugo vremena, preporučljivo je izvršiti dodatnu regeneraciju.
Prilikom primarnih regeneracija, prolaz regeneracionog rastvora 1,5-2,0% sumporne kiseline vrši se polako, u periodu od 1,5-2,0 sata, što produžava trajanje kontakta rastvora za regeneraciju sa kationskim izmenjivačem i doprinosi njegovom boljem vježbati. Približna potrošnja 100% sumporne kiseline je do 30 kg po 1 m 3 kationskog izmjenjivača; brzina filtracije otopine za regeneraciju određuje vrijeme njenog kontakta sa kationskim izmjenjivačem; obično je 9-10 m/h i konačno se podešava prilikom puštanja u rad. Voda za pranje se filtrira brzinom od -10 m/h.
Ispiranje kationskog izmjenjivača u filterima 1. stupnja vrši se pročišćenom vodom.
Kiseli regeneracioni rastvor za regeneraciju H-katjonitnih filtera I, II i III stepena priprema se samo na H-katjonitskoj vodi.
Ispiranje kationskog izmjenjivača se završava kada tvrdoća vode za pranje bude ~ 50 µg-eq/kg, a kiselost prelazi sadržaj sume jona SO‚-+Cl″ u izvorišnoj vodi ne više od 500 µg-eq /kg.
Primarna regeneracija H-katjonitnih filtera II stepena vrši se sa istom potrošnjom kiseline, koncentracijama rastvora za regeneraciju i njegovim protokom kao i H-katjonitnim filterima I stepena. Ispiranje H-kationitnog filtera II stepena vrši se delimično osoljenom i dekarbonizovanom vodom. H-katonitni filteri II stepena se ispiru do kiselosti filtrata od 0,15 meq/kg.
Trajanje pre-trening filter za rad zavisi od kvaliteta kationskog izmenjivača i može varirati od nekoliko sati do dana.
U roku od I-2 dana nakon puštanja filtera u rad nakon regeneracije, voda može biti blago opalescentna (mutna); Otprilike 2 dana nakon uključivanja filtera, sva kationska voda bi trebala izaći potpuno prozirna.