Velika enciklopedija nafte i plina. Ionske izmjenjivačke smole: primjena. Koliko su učinkoviti u pročišćavanju vode?

Ionska izmjenjivačka smola koristi se u filterima sustava za pročišćavanje vode za omekšavanje vode. Tijekom procesa omekšavanja, natrijev kationski izmjenjivač uklanja ione kalcija i magnezija iz vode. Upravo ti ioni čine vodu tvrdom. Uklonjeni ioni tvrdoće zamjenjuju se odgovarajućom količinom iona natrija. U slučaju ekvivalentne supstitucije iona, anionski sastav (negativno nabijeni ioni) i pH (vodikov indeks, kiselost medija) vode se ne mijenjaju.

Tijekom rada omekšivača filtera dolazi do procesa sorpcije (apsorpcije) iona tvrdoće i postupno se smanjuje učinkovitost filtarskog materijala (izmjenski kapacitet smole). Kao rezultat, učinkovitost filtera se pogoršava. Ioni soli tvrdoće ne zadržavaju se na granulama smole i ulaze u vodoopskrbni sustav kuće. Krutost voda iz pipe raste, što rezultira padom kvalitete vode. vodovodna oprema a posuđe tvori bijeli premaz.

Kako se kvaliteta pitke vode ne bi pogoršala na izlazu iz filtracijskog sustava, potrebno je redovito provoditi posebne radnje koje se nazivaju "regeneracija ionsko-izmjenjivačke smole". Regeneracija će vratiti mediju omekšivača njegovu sposobnost da učinkovito smanji tvrdoću vode iz bunara.

Proces regeneracije filtera omekšivača

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

Jedna od prednosti filtara na bazi ionizmjenjivačkih smola je da se kationski izmjenjivači regeneriraju otopinom običnih stolna sol(natrijev klorid, NaCl). Odnosno, nema negativnog utjecaja na zdravlje ljudi i stanje okoliša. Sol uvijek mora biti unutra spremnik soli iz koje tijekom regeneracije dijelovi ulaze u balon.

Vraćanje svojstava sredstva za filtriranje omogućuje vam ponovno korištenje jednog zatrpavanja. Međutim, sposobnost ionsko-izmjenjivačke smole da omekšava vodu postupno se smanjuje, budući da regeneracija ne vraća sva njena svojstva smoli za ionsku izmjenu za 100%.

Prosječni vijek trajanja smole za ionsku izmjenu je 3 godine, pod određenim radnim uvjetima - do 6 godina. Potpuno iscrpljeni kationski izmjenjivači podliježu zbrinjavanju.

Punjenje kationita mora se provesti kroz gornji otvor filtera ručno ili uz pomoć hidrauličkog 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 utovara suhog materijala. Nakon toga, kationski izmjenjivač se ispire od finoće strujom vode odozdo prema gore. Na-kation izmjenjivač, osim toga, također se ispire iz kisele vode strujom vode od vrha do dna.

Nakon umetanja kationskog izmjenjivača u filtar napunjen vodom ili otopinom NaCl, bubrenje ionskog izmjenjivača tijekom dana, ispire se odozdo prema gore, s površine se uklanja sloj finoće i prljavštine te se visina sloja dovodi na normalan. Zatim se filter zatvori, napuni vodom odozdo i regenerira kiselinom uz potrošnju 100% H2SO4 od 17 do 25 kg po 1 m3 kationskog izmjenjivača. Nakon ulaska u filter potreban iznos jaka kiselina, njezina opskrba je zaustavljena, a voda se nastavlja opskrbljivati ​​istom brzinom, odbacujući potrošenu, obično neutralnu, regeneracijsku otopinu prezasićenu gipsom. Količina ispuštene otopine od trenutka prestanka opskrbe kiselinom mora biti jednaka volumenu kationskog izmjenjivača napunjenog u filter. Nakon što ispuste ovu količinu otopine i smanje njezinu tvrdoću na 10 - 15 mg-eq/l, počinju puniti spremnik za ponovno koristiti otopina za regeneraciju istrošene kiseline ili spremnik za otpuštanje. Nakon punjenja, ako je voda za pranje još uvijek tvrda, nastavite s čišćenjem ispuštanjem vode za pranje u kanalizaciju.

Nakon umetanja kationskog izmjenjivača u filtar, pranja odozdo prema gore, uklanjanja sloja finoće i prljavštine s površine, filter se odozdo puni vodom i regenerira kiselinom pri protoku od 100% H2SO4 od 17 do 25 kg na 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 danom trenutku. Uz zadanu količinu napunjenog kationskog izmjenjivača, moguće je odrediti vrijeme razrade ionske izmjenjivače.

Ugrađeni su taložnik i saturator, a proširenje kationitnog dijela pročišćavanja vode izvela je radionica povećanjem visine filtara za 1 m uz odgovarajuće punjenje kationita i zamjenu glaukonita sulfoniranim ugljenom.

Prije utovara u kationitne filtere po njegovoj visini se (kredom) napravi oznaka na koju se kationit mora opteretiti ili se utvrđuje težina ili volumen kationita potreban za utovar. Treba uzeti u obzir stupanj njegovog bubrenja a.

Za racionalan izbor sheme i dizajna H - filtera za kationsku izmjenu postrojenja za desalinizaciju u odnosu na specifičan sastav vode i uvjete regeneracije potrebno je odrediti: visinu sloja kationskog izmjenjivača, koja mora biti potpuno regeneriran kiselinom, te specifična potrošnja kiseline, koja osigurava potpunu regeneraciju potrebnog dijela opterećenja kationskog izmjenjivača.

Kako bi se poboljšala pouzdanost filtara, stvarna potrošnja kiseline mora se povećati za 20 - 30% u odnosu na pronađenu. Treba obratiti pažnju na činjenicu da se ukupna visina punjenja kationskog izmjenjivača mora odabrati na način da za danu specifična potrošnja za regeneraciju zaštitnog sloja, njegov višak bi se apsorbirao u sljedećim slojevima kationskog izmjenjivača duž tijeka regenerata. Za klorovodične kiseline osiguravanje navedenih uvjeta ne predstavlja poteškoće, jer već pri stehiometrijskoj potrošnji istog za regeneraciju visina potpuno regeneriranog sloja kationskog izmjenjivača znatno premašuje visinu zaštitnog sloja. Za sumpornu kiselinu, osiguravanje ovih uvjeta je donekle teško. Međutim, kako slijedi iz § 5.7, uz određene zahtjeve, moguće je osigurati potreban stupanj regeneracije zadane visine sloja i odgovarajuće radne dubine.

Doista, kod ioniranja s izravnim protokom, zbog utvrđene raspodjele iona u koloni prije regeneracije, ioni kalcija i magnezija koji se tijekom regeneracije istiskuju kiselom otopinom uklanjaju ione natrija iz kationskog izmjenjivača, zbog čega se, nakon regeneracije, natrij ioni praktički nisu sadržani u kationskom izmjenjivaču. U slučaju protustrujne regeneracije, natrijevi ioni se istiskuju samo monovalentnim vodikovim ionima i prolaze kroz cijeli sloj kationskog izmjenjivača. Iz tih razloga, čini nam se da je protustrujna metoda regeneracije pronašla široka primjena u normalnim uvjetima H - kationizacija.

Prema ovim standardima, dodatak ionsko-izmjenjivačkim filterima u prvoj godini rada iznosi 20% za sulfougljen, 15% za kationski izmjenjivač KU-2, u sljedećim godinama 12% za sulfougljen, 7% za KU-2. Prema Mosenergu, broj filtara za oba sorbenta je gotovo isti, budući da se sa smanjenjem volumena punjenja kationskog izmjenjivača KU-2 u usporedbi sa sulfo-ugljem (otprilike 2 puta) stvara velika količina vodenog jastuka. potrebno je olabaviti prvu.

FSD za punjenje sastoji se od kation-ta KU-1G proizvedenog u tvornici plastike Nizhny Tagil i anionske izmjenjivačke smole AV-17 proizvedene u kemerovskoj tvornici Karbolit. Jedan FSD s unutarnjom regeneracijom napunjen je kationskim izmjenjivačem KU-2. Veličina zrna kationskih izmjenjivača je 0 5 - 10 mm, anionskog izmjenjivača 0 25 - 10 mm. Visina punjenja kationskog izmjenjivača u svim FSD-ovima je 600 mm;

Loš rad kationskog izmjenjivača ovisi uglavnom o dva razloga:

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

Smanjenje radnog kapaciteta izmjene kationskog izmjenjivača ovisi o nekoliko razloga:

• sol niske kvalitete 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 prelaziti 40 meq / l;
• oštećenje drenažnog uređaja u filteru, na primjer, kada se čepovi otrgnu, kada su bradavice korodirane itd. U tom slučaju potrebno je istovariti filtar, pregledati i popraviti drenažni uređaj;
• netočno poštivanje načina regeneracije (nizak intenzitet otpuštanja kationskog izmjenjivača, povećana brzina prolaska otopine soli, nepoštivanje redoslijeda pri otvaranju slavina, nedovoljna količina soli ubačena u otapalo soli). U tim slučajevima potrebno je način regeneracije uskladiti s uputama za održavanje filtera.

Intenzivan gubitak kationskog izmjenjivača tijekom labavljenja popraćeno zamućenjem vode. Prije svega, potrebno je provjeriti način otpuštanja, izbjegavajući ispuštanje sulfoniranog ugljena u vodu za pranje. Ova pojava može se pojaviti i kada je kvaliteta sulfo ugljena nedostatna. Ako se ne poštuju pravila skladištenja sulfoniranog ugljena, on se pogoršava, mrvi, mijenjajući svoj granulometrijski sastav. Najbolji sulfonirani ugljen se skladišti u vodi. Osim toga, povećani sadržaj zraka u vodi i njegovo nakupljanje u filteru također pridonosi oksidaciji ugljena.

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

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

U tom slučaju preporuča se zaustaviti filtar, otvoriti gornji otvor, ukloniti gornji kontaminirani sloj i lopaticom zabiti sloj kationskog izmjenjivača do dubine od 1m. Kod najbližeg remont treba platiti Posebna pažnja o hidrodinamici uređaja za donju drenažu.

Povećano razdoblje ispiranja soli nakon regeneracije.

Razlog tome je obično povećan mrtvi prostor između površine žbuke i razine čepova. Da biste uklonili ovaj fenomen, potrebno je dodatno napuniti, dovodeći ga do donjih rubova kapica.

Ulazak zrna kationita u omekšanu vodu.

To ukazuje na problem sa drenažni uređaj kao posljedica kvara drenažnih čepova. U tom slučaju se filtar zaustavlja, uređaj za odvodnju se istovaruje i popravlja.

Za pružanje visoka razina pročišćavanje vode kod kuće, potrebno je koristiti trostupanjski sustav filtracije. Takav sustav uključuje uložak za mehaničko čišćenje, omekšavanje (koje koristi smolu za ionsku izmjenu) i naknadnu obradu od aktivnog ugljena.

Resurs takvih uložaka je otprilike 5-7 tisuća litara, pa ih je dovoljno mijenjati jednom godišnje za nove. Ali postoji jedan važna točka: učinkovitost uloška s ionskim izmjenjivačem izravno ovisi o razini tvrdoće nadolazeće tekućine i njezino puno korištenje moguće je samo uz redovitu regeneraciju.

Ionske izmjenjivačke smole: opći opis

To su spojevi u obliku malih kuglica, obično jantarne boje. Oni su u stanju uhvatiti magnezijeve i kalcijeve ione iz vodenih otopina i zamijeniti ih natrijevim (ili vodikovim) ionima. Kao rezultat, tekućina dobiva normalnu razinu tvrdoće.

Takvi se materijali naširoko koriste u procesima obrade vode od 1960-ih. Jedan je od pristupačnih, ekološki prihvatljivih i brze načine filtracija. Omogućuje vam da se riješite kamenca, da postignete dobro pjenjenje u kontaktu s deterdženti i dobiti piti vodu bez stranih nečistoća.

U kućnim filterima najčešće se koriste ionski izmjenjivači tipa gela (npr. kationski izmjenjivač KU-2-8, Dowex, Relite, Lewatit itd. Imaju kemijsku otpornost, osmotsku stabilnost i ne ispuštaju štetne nečistoće u pročišćenu vodu .

Budući da je kapacitet ionskih izmjenjivača ograničen, potrebno je izvršiti njegovu obnovu na vrijeme. Da biste to učinili, ionski izmjenjivač je uronjen u otopinu koja sadrži višak natrijevih iona. U tom 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 spoj za regeneraciju.

Kako regenerirati smolu kuhinjskom soli?

Da biste to učinili, zatvorite slavinu na ulazu kako biste zatvorili dovod vode u filtar i uključite čista voda za smanjenje tlaka u kućištima sustava. Zatim izvadite uložak za mehaničko čišćenje i temeljito ga očistite od onečišćenja ispiranjem pod tekućom vodom četkom, a također operite tikvicu filtera. Nakon ovih postupaka, ponovno instalirajte uložak za mehaničko čišćenje.

Zatim morate nabaviti uložak s ionskim izmjenjivačem. Postupak njegove regeneracije ovisi o vrsti filtracijskog sustava: u jednostavni filteri sadržaj se može izliti i regenerirati u zasebnom spremniku, u složenijim se oporavak provodi bez uklanjanja granula.

U prvom slučaju smolu prelijte s 2 litre 10% otopine nejodirane kuhinjske soli (100 g soli na 1 litru vode) i ostavite da se kuha 6-8 sati. Nakon toga, ionski izmjenjivač se ispere čista voda 2-3 puta i ponovno zaspati.

Druga opcija uključuje izlijevanje smole izravno u uložak s 2 litre 10%-tne fiziološke otopine, nakon čega se uložak stavlja u ispranu tikvicu i ulije još 0,5 litara otopine, ostavljajući 8-10 sati. Nakon tog vremena, tekućina se ispusti i ionski izmjenjivač ponovno uroni u 2 litre otopine. Za uklanjanje viška soli, granule se zatim isperu s 2 litre čiste vode.

Važna točka! Obnavljanje smole može se izvoditi više puta, ali postupno se kontaminira nečistoćama sadržanim u vodi i gubi kapacitet ionske izmjene. Stoga bi se uložak ionskog izmjenjivača trebao mijenjati otprilike jednom godišnje (ovisno o upotrebi i tvrdoći vode).

Stranica 12 od 39

U postrojenjima za odslađivanje, filteri H-kationskog izmjenjivača su napunjeni kationskim izmjenjivačem razne marke. Količinu suhog kationskog izmjenjivača učitanog u filter treba izračunati na temelju potrebne visine filtarskog sloja kationskog izmjenjivača u nabubrenom stanju.
U filtrima H-kationskog izmjenjivača prvog stupnja sloj vlažnog kationskog izmjenjivača mora imati visinu koja omogućuje mogućnost povećanja volumena kationskog izmjenjivača tijekom rahljenja za približno 50%. U H-kationitnim filterima II i III stupnja preporučljivo je imati sloj vlažnog kationita visine 1,0-1,5 m pod istim uvjetima.
Nakon punjenja u filter, kationski izmjenjivač se drži u vodi na bubrenju 10-12 sati.Nakon bubrenja, kationski izmjenjivač se ispire od onečišćenja mlazom vode odozdo prema gore. Sulfonirani ugljen se počinje rahliti brzinom porasta vode od 7-8 m/h i povećava se na 12-15 m/h kako voda za pranje postaje bistrena.
Nakon pranja kationskog izmjenjivača, otvara se filtar, 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 provodi se njegovom regeneracijom s suvišnom količinom otopine kiseline. Prilikom pranja utvrđuje se tvrdoća i kiselost voda za pranje. U tim slučajevima. kada se pranje kasni, a tvrdoća vode za pranje ne opada dulje vrijeme, preporučljivo je izvršiti dodatnu regeneraciju.
Tijekom primarnih regeneracija prolaz regeneracijske otopine 1,5-2,0% sumporne kiseline provodi se polagano, u razdoblju od 1,5-2,0 sata, što produžuje vrijeme kontakta regeneracijske otopine s kationskim izmjenjivačem i pridonosi 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 s kationskim izmjenjivačem; obično je 9-10 m/h i konačno se postavlja tijekom puštanja u pogon. Voda za pranje se filtrira brzinom od -10 m/h.
Ispiranje kationskog izmjenjivača u filterima 1. stupnja provodi se pročišćenom vodom.
Otopina za regeneraciju kiseline za regeneraciju H-kationitnih filtara I, II i III stupnja priprema se samo na H-kationskoj vodi.
Ispiranje kationskog izmjenjivača završava kada je tvrdoća vode za pranje ~ 50 µg-eq/kg, a kiselost prelazi sadržaj zbroja iona SO‚-+Cl″ u izvorišnoj vodi ne više od 500 µg-eq /kg.
Primarna regeneracija H-kationitnih filtara II stupnja provodi se s istom potrošnjom kiseline, koncentracijom regenerirajuće otopine i njezinim protokom kao i filteri H-kationskog izmjenjivača I stupnja. Ispiranje H-kationitnog filtera II stupnja provodi se djelomično odslanom i dekarboniziranom vodom. H-kationitni filteri II stupnja se isperu do kiselosti filtrata od 0,15 meq/kg.
Trajanje predobuka filter za rad ovisi o kvaliteti kationskog izmjenjivača i može varirati od nekoliko sati do dana.
Unutar 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 trebala bi izaći potpuno prozirna.