Wielka encyklopedia ropy i gazu. Żywice jonowymienne: zastosowanie. Jak skuteczne są w oczyszczaniu wody?

Żywica jonowymienna jest stosowana w filtrach systemów uzdatniania wody do zmiękczania wody. Podczas procesu zmiękczania kationit sodu usuwa z wody jony wapnia i magnezu. To właśnie te jony sprawiają, że woda staje się twarda. Usunięte jony twardości zastępowane są odpowiednią ilością jonów sodu. W przypadku równoważnej substytucji jonów skład anionowy (jony naładowane ujemnie) i pH (indeks wodorowy, kwasowość środowiska) wody nie ulegają zmianie.

Podczas pracy zmiękczacza filtra zachodzi proces sorpcji (absorpcji) jonów twardości i stopniowo spada wydajność materiału filtracyjnego (pojemność wymiany żywicy). W rezultacie spada wydajność filtra. Jony soli o twardości nie zalegają na granulkach żywicy i przedostają się do sieci wodociągowej domu. Sztywność woda z kranu podnosi się, powodując spadek jakości wody. sprzęt hydrauliczny a naczynia tworzą białą powłokę.

Aby jakość wody pitnej nie uległa pogorszeniu na wylocie z systemu filtracyjnego, konieczne jest regularne przeprowadzanie specjalnych czynności zwanych „regeneracją żywicy jonowymiennej”. Regeneracja przywróci zmiękczaczowi zdolność skutecznego zmniejszania twardości wody studziennej.

Proces regeneracji filtra zmiękczacza

1. Zawieszone sole są usuwane z filtra poprzez mycie wodą.
2. Jony związane z żywicą jonowymienną usuwa się roztworem regeneracyjnym (NaCl).
3. Filtr przemywa się wodą w celu usunięcia roztworu regeneracyjnego.

Jedną z zalet filtrów opartych na żywicach jonowymiennych jest to, że wymieniacze kationowe są regenerowane roztworem zwykłego sól kuchenna(chlorek sodu, NaCl). Oznacza to, że nie ma negatywnego wpływu na zdrowie ludzi i stan środowiska. Sól musi być zawsze w zbiornik na sól z którego podczas regeneracji porcje wchodzą do balonu.

Przywrócenie właściwości środka filtrującego pozwala na ponowne wykorzystanie jednego zasypu. Jednak zdolność żywicy jonowymiennej do zmiękczania wody stopniowo maleje, ponieważ regeneracja nie przywraca wszystkich właściwości żywicy jonowymiennej w 100%.

Średnia żywotność żywicy jonowymiennej wynosi 3 lata, w określonych warunkach eksploatacyjnych - do 6 lat. Całkowicie wyczerpane wymieniacze kationowe podlegają utylizacji.

Załadunek kationitu musi odbywać się przez górny właz filtra ręcznie lub za pomocą hydraulicznego urządzenia ładującego.

Wymiennik kationowy jest ładowany do filtra wypełnionego wodą w dwóch trzecich. Podczas ładowania bierze się pod uwagę współczynnik pęcznienia kationitu i stąd określa się wysokość załadunku suchego materiału. Następnie wymieniacz kationowy jest wypłukiwany z miału strumieniem wody od dołu do góry. Wymieniacz kationowy jest dodatkowo wypłukiwany z kwaśnej wody strumieniem wody od góry do dołu.

Po załadowaniu kationitu do filtra wypełnionego wodą lub roztworem NaCl, pęcznieniu wymieniacza jonowego w ciągu dnia, jest on wypłukiwany od dołu do góry, warstwa miału i brudu zostaje usunięta z powierzchni i doprowadzona do wysokości warstwy normalna. Następnie filtr jest zamykany, od dołu napełniany wodą i regenerowany kwasem przy zużyciu 100% H2SO4 od 17 do 25 kg na 1 m3 kationitu. Po wejściu do filtra wymagana ilość silnego kwasu, jego dostarczanie zostaje zatrzymane, a woda jest nadal dostarczana z tą samą szybkością, odrzucając zużyty, zwykle obojętny roztwór regeneracyjny przesycony gipsem. Ilość roztworu odprowadzana od momentu zatrzymania dopływu kwasu musi być równa objętości wymieniacza kationowego załadowanego do filtra. Po zrzuceniu tej ilości roztworu i zmniejszeniu jego twardości do 10 - 15 mg-eq/l zaczynają napełniać zbiornik na ponowne użycie zużyty roztwór do regeneracji kwasu lub zbiornik poluzowujący. Po ich napełnieniu, jeśli woda z mycia jest nadal twarda, kontynuuj czyszczenie, spuszczając wodę z mycia do kanalizacji.

Po załadowaniu kationitu do filtra, wypłukaniu go od dołu do góry, usunięciu warstwy miału i brudu z powierzchni, filtr napełniany jest od dołu wodą i regenerowany kwasem o natężeniu przepływu 100% H2SO4 od 17 do 25 kg na 1 m3 kationitu.

Po załadowaniu wymieniacza kationowego jest on myty prądem wstecznym z prędkością 8 – 10 m/h do czystej wody.

Wzór (2) ma pewne znaczenie praktyczne: po wyznaczeniu współczynnika K można łatwo obliczyć objętość ładunku kationitu potrzebnego do przetworzenia wymaganej ilości roztworu w określonym czasie. Mając zadaną ilość załadowanego wymieniacza kationowego można określić czas przepracowania żywicy jonowymiennej.

Zainstalowano osadnik i saturator, a rozbudowa części kationitowej uzdatniania wody została wykonana przez warsztat poprzez zwiększenie wysokości filtrów o 1 m przy odpowiednim załadowaniu kationitu i zastąpienie glaukonitu węglem sulfonowanym.

Przed załadunkiem w filtrach kationitowych wykonuje się oznaczenie (kredą) wzdłuż jego wysokości, do której kationit ma być załadowany, lub określa się masę lub objętość kationitu wymaganą do załadunku. Należy zwrócić uwagę na stopień jego obrzęku a.

W celu racjonalnego doboru schematu i konstrukcji filtra kationitowego instalacji odsalania wody w stosunku do konkretnego składu wody i warunków regeneracji konieczne jest określenie: wysokości warstwy kationitów, która musi być całkowicie regenerowane kwasem, oraz jednostkowe zużycie kwasu, co zapewnia całkowitą regenerację niezbędnej części ładunku kationitu.

Aby zwiększyć niezawodność filtrów, rzeczywiste zużycie kwasu należy zwiększyć o 20 - 30% w stosunku do znalezionego. Należy zwrócić uwagę na fakt, że całkowita wysokość załadowania kationitu musi być dobrana w taki sposób, aby dla danego określone zużycie do regeneracji warstwy ochronnej, jej nadmiar byłby pochłaniany w kolejnych warstwach wymieniacza kationowego wzdłuż przebiegu regeneratu. Do kwasu solnego Zapewnienie tych warunków nie nastręcza trudności, gdyż już przy stechiometrycznym zużyciu do regeneracji, wysokość całkowicie zregenerowanej warstwy kationitu znacznie przekracza wysokość warstwy ochronnej. W przypadku kwasu siarkowego zapewnienie tych warunków jest nieco trudne. Jednak, jak wynika z § 5.7, przy spełnieniu pewnych wymagań, możliwe jest zapewnienie wymaganego stopnia regeneracji danej wysokości warstwy i odpowiadającej jej głębokości roboczej.

Rzeczywiście, w jonizacji w przepływie bezpośrednim, ze względu na ustalony rozkład jonów w kolumnie przed regeneracją, jony wapnia i magnezu wyparte podczas regeneracji przez roztwór kwasu usuwają jony sodu z wymieniacza kationowego, w wyniku czego po regeneracji sód jony praktycznie nie są zawarte w wymieniaczu kationowym. W przypadku regeneracji przeciwprądowej jony sodu są wypierane tylko przez jednowartościowe jony wodoru i przechodzą przez całą warstwę kationitu. Z tych powodów wydaje nam się, że znalazła się przeciwprądowa metoda regeneracji szerokie zastosowanie w normalnych warunkach H - kationizacja.

Zgodnie z tymi normami dodatek do filtrów jonowymiennych w pierwszym roku eksploatacji wynosi 20% dla węgla sulfotlenku, 15% dla kationitu KU-2, w kolejnych latach 12% dla węgla sulfotlenku, 7% dla KU-2. Według Mosenergo liczba filtrów dla obu sorbentów jest prawie taka sama, ponieważ wraz ze spadkiem objętości ładunku kationitu KU-2 w porównaniu z sulfowęglem (około 2 razy) występuje duża ilość poduszki wodnej trzeba było poluzować pierwszy.

Loading FSD składa się z kation-ta KU-1G produkowanego przez fabrykę tworzyw sztucznych Niżny Tagil i żywicy anionowymiennej AV-17 produkowanej przez fabrykę Karbolit w Kemerowie. Jeden FSD z wewnętrzną regeneracją jest ładowany wymieniaczem kationowym KU-2. Wielkość ziarna kationitów wynosi 0 5 - 10 mm, anionit 0 25 - 10 mm. Wysokość ładowania kationitu we wszystkich FSD wynosi 600 mm;

Słaba wydajność wymieniacza kationowego zależy głównie od dwóch powodów:

• niewystarczająca wysokość warstwy węgla sulfonowanego w filtrze. W tym przypadku konieczne jest dodanie węgla sulfonowanego do maksimum, podniesienie górnego urządzenia odwadniającego jak najwyżej lub zwiększenie wysokości filtra poprzez przyspawanie cylindrycznej powłoki do górnej części;
• wysoka odporność hydrauliczna rur urządzenia odwadniającego dostarczającego wodę. Aby wyeliminować to zjawisko, należy rozładować filtr, zdemontować urządzenie odwadniające, przerobić je, zwiększając liczbę gałęzi i odpowiednio liczbę smoczków i nasadek. Jeśli nie ma czapek, konieczne jest frezowanie duża ilość szczeliny na bocznych gałęziach. Jeśli to nie pomoże i nie da zauważalnego efektu, konieczna jest wymiana wszystkich rur, zwiększając ich średnicę.

Zmniejszenie pojemności roboczej wymiany kationitu zależy z kilku powodów:

• sól niskiej jakości używana do regeneracji. Sól użyta do regeneracji musi zostać przeanalizowana. Aby to zrobić, przygotuj 10% roztwór i określ w zwykły sposób twardość ogólna. Nie może przekraczać 40 meq / l;
• uszkodzenie urządzenia drenażowego w filtrze, na przykład zerwanie nakrętek, skorodowanie smoczków itp. W takim przypadku konieczne jest rozładowanie filtra, sprawdzenie i naprawa urządzenia drenażowego;
• niedokładne przestrzeganie trybu regeneracji (mała intensywność luzowania kationitu, zwiększona szybkość przepływu roztworu soli, nieprzestrzeganie kolejności otwierania kurków, niewystarczająca ilość soli załadowana do rozpuszczalnika soli). W takich przypadkach konieczne jest doprowadzenie trybu regeneracji do pełnej zgodności z instrukcją konserwacji filtra.

Intensywna utrata kationitu podczas spulchniania towarzyszy zmętnienie wody. Przede wszystkim należy sprawdzić tryb spulchniania, unikając uwolnienia węgla sulfonowanego do wody płuczącej. Zjawisko to może również wystąpić, gdy jakość sulfowęgla jest niewystarczająca. Jeśli nie są przestrzegane zasady przechowywania węgla sulfonowanego, to pogarsza się, kruszy, zmieniając swój skład granulometryczny. Najlepsze węgle sulfonowane są przechowywane w wodzie. Ponadto podwyższona zawartość powietrza w wodzie i jego gromadzenie się w filtrze również przyczynia się do utleniania węgla.

Płaska krzywa zubożenia kationitu i jego duża zdolność wymiany „ogonka”.

Zjawisko to obserwuje się, gdy szybkość filtracji wody w różne miejsca sekcja filtra nie jest taka sama, co ma miejsce, gdy inny opór przepływ wody w różnych punktach urządzenia odwadniającego.

W takim przypadku zaleca się zatrzymanie filtra, otwarcie włazu górnego, usunięcie wierzchniej warstwy zanieczyszczonej i przerzucenie warstwy kationitu na głębokość 1m. W najbliższym wyremontować powinna być zapłacona Specjalna uwaga na hydrodynamice dolnego urządzenia odwadniającego.

Wydłużony okres wypłukiwania soli po regeneracji.

Powodem tego jest zwykle zwiększona martwa przestrzeń pomiędzy powierzchnią zaprawy a poziomem zatyczek. Aby wyeliminować to zjawisko konieczne jest dodatkowe wypełnienie, doprowadzając je do dolnych krawędzi czapek.

Wnikanie ziaren kationitu do zmiękczonej wody.

Wskazuje to na problem z urządzenie odwadniające w wyniku awarii korków drenażowych. W takim przypadku filtr zostaje zatrzymany, urządzenie odwadniające jest rozładowywane i naprawiane.

Aby zapewnić wysoki poziom oczyszczanie wody w domu, konieczne jest zastosowanie trzystopniowego systemu filtracji. Taki system zawiera wkład do czyszczenia mechanicznego, zmiękczania (w którym wykorzystuje się żywicę jonowymienną) i obróbki końcowej z węgla aktywnego.

Zasób takich wkładów to około 5-7 tysięcy litrów, więc wystarczy je raz w roku wymienić na nowe. Ale jest jeden ważny punkt: sprawność wkładu z wymieniaczem jonowym zależy bezpośrednio od stopnia twardości napływającej cieczy, a jego pełne wykorzystanie jest możliwe tylko przy regularnej regeneracji.

Żywice jonowymienne: opis ogólny

Są to związki w postaci małych kulek, zwykle w kolorze bursztynowym. Są w stanie wychwytywać jony magnezu i wapnia z roztworów wodnych i zastępować je jonami sodu (lub wodoru). W rezultacie ciecz uzyskuje normalny poziom twardości.

Takie materiały są szeroko stosowane w procesach uzdatniania wody od lat 60. XX wieku. Jest jednym z niedrogich, przyjaznych dla środowiska i szybkie sposoby filtrowanie. Pozwala pozbyć się kamienia, aby uzyskać dobre pienienie w kontakcie z detergenty i zdobyć woda pitna bez obcych zanieczyszczeń.

W filtrach domowych najczęściej stosuje się wymieniacze jonowe typu żelowego (np. kationit KU-2-8, Dowex, Relite, Lewatit itp. Mają odporność chemiczną, stabilność osmotyczną i nie emitują szkodliwych zanieczyszczeń do uzdatnianej wody .

Ponieważ pojemność wymieniaczy jonowych jest ograniczona, konieczne jest terminowe przeprowadzenie ich odbudowy. W tym celu wymieniacz jonowy zanurza się w roztworze zawierającym nadmiar jonów sodu. W tym przypadku proces będzie przebiegał w odwrotnym kierunku: jony sodu są absorbowane, a jony wapnia i magnezu są uwalniane do roztworu. Sól jest zwykle używana jako związek regenerujący.

Jak zregenerować żywicę solą kuchenną?

Aby to zrobić, zamknij kran na wlocie, aby odciąć dopływ wody do filtra i włącz go czystej wody w celu zmniejszenia ciśnienia w obudowach systemu. Następnie należy wyjąć wkład do czyszczenia mechanicznego i dokładnie oczyścić go z zanieczyszczeń, spłukując pod bieżącą wodą za pomocą szczoteczki, a także umyć kolbę filtracyjną. Po wykonaniu tych procedur ponownie zainstaluj wkład do czyszczenia mechanicznego.

Następnie musisz zaopatrzyć się w wkład z wymieniaczem jonowym. Procedura jego regeneracji zależy od rodzaju systemu filtracji: in proste filtry zawartość można wylać i zregenerować w osobnym pojemniku, w bardziej skomplikowanych odzysk odbywa się bez usuwania granulek.

W pierwszym przypadku żywicę zalać 2 litrami 10% roztworu soli kuchennej niejodowanej (100 g soli na 1 litr wody) i pozostawić na 6-8 godzin. Następnie wymieniacz jonowy jest myty czystej wody 2-3 razy i ponownie zasypiam.

Druga opcja polega na wlaniu żywicy bezpośrednio do wkładu z 2 litrami 10% roztworu soli, po czym wkład umieszcza się w umytej kolbie i wlewa kolejne 0,5 litra roztworu, pozostawiając na 8-10 godzin. Po tym czasie ciecz jest spuszczana, a wymieniacz jonowy ponownie zanurza się w 2 litrach roztworu. Aby wyeliminować nadmiar soli, granulki są następnie myte 2 litrami czystej wody.

Ważny punkt! Odnowę żywicy można przeprowadzać wielokrotnie, ale stopniowo zostaje ona zanieczyszczona zanieczyszczeniami zawartymi w wodzie i traci pojemność jonowymienna. Dlatego wkład jonowymienny należy wymieniać mniej więcej raz w roku (w zależności od użytkowania i twardości wody).

Strona 12 z 39

W odsalniach filtry z wymiennikiem kationowym H są ładowane wymieniaczem kationowym różne marki. Ilość suchego kationitu załadowanego do filtra należy obliczyć na podstawie wymaganej wysokości warstwy filtracyjnej kationitu w stanie spęcznionym.
W filtrach kationitowych H pierwszego stopnia warstwa mokrego kationitu musi mieć wysokość pozwalającą na zwiększenie objętości kationitu podczas spulchniania o około 50%. W filtrach H-kationitowych II i III stopnia wskazane jest posiadanie warstwy mokrego kationitu o wysokości 1,0-1,5 mw tych samych warunkach.
Po załadowaniu do filtra kationit jest utrzymywany w wodzie do pęcznienia przez 10-12 h. Po spęcznieniu kationit jest wypłukiwany z zanieczyszczeń strumieniem wody od dołu do góry. Węgiel sulfonowany zaczyna się rozluźniać przy szybkości wzrostu wody 7-8 m/h i zwiększa się do 12-15 m/h w miarę klarowania wody płuczącej.
Po umyciu kationitu filtr jest otwierany, górna warstwa drobin jest usuwana ręcznie (jej grubość zależy od jakości kationitu), poprzez dodanie lub wysyłkę kationitu wysokość warstwy dopasowuje się do obliczonej. Następnie mierzy się wysokość warstwy kationitu w stanie spęcznionym.
Przygotowanie do pracy świeżego kationitu polega na jego regeneracji nadmiarem roztworu kwasu. Podczas mycia określa się twardość i kwasowość wód myjących. W takich przypadkach. gdy mycie jest opóźnione, a twardość wody myjącej nie zmniejsza się przez długi czas, wskazane jest wykonanie dodatkowej regeneracji.
Podczas regeneracji pierwotnych przejście roztworu regeneracyjnego 1,5-2,0% kwasu siarkowego odbywa się powoli, przez okres 1,5-2,0 godzin, co wydłuża czas kontaktu roztworu regeneracyjnego z wymieniaczem kationowym i przyczynia się do jego lepszego wypracowanie. Orientacyjne zużycie 100% kwasu siarkowego wynosi do 30 kg na 1 m 3 kationitu; szybkość filtracji roztworu regeneracyjnego determinuje czas jego kontaktu z wymieniaczem kationowym; zwykle wynosi 9-10 m/h i jest ostatecznie ustalany podczas rozruchu. Woda płucząca jest filtrowana z szybkością -10 m/h.
Płukanie kationitu w filtrach I stopnia odbywa się za pomocą klarowanej wody.
Kwasowy roztwór regeneracyjny do regeneracji filtrów kationowych H stopnia I, II i III jest przygotowywany wyłącznie na wodzie H-kationowej.
Płukanie kationitu kończy się, gdy twardość wody myjącej wynosi ~50 µg-eq/kg, a kwasowość przekracza zawartość sumy jonów SO‚-+Cl″ w wodzie źródłowej nie więcej niż 500 µg-eq /kg.
Regeneracja pierwotna filtrów kationitowych II stopnia przeprowadzana jest przy takim samym zużyciu kwasu, stężeniach roztworu regenerującego i jego przepływie jak filtry kationitowe stopnia I. Płukanie filtra kationitowego H II stopnia odbywa się za pomocą wody częściowo odsolonej i zdekarbonizowanej. Filtry kationitowe z II etapu przemywa się do kwasowości przesączu 0,15 meq/kg.
Czas trwania Trening wstępny działanie filtra zależy od jakości kationitu i może wahać się od kilku godzin do dni.
W ciągu 1-2 dni od uruchomienia filtra po regeneracji woda może być lekko opalizująca (mętna); Około 2 dni po włączeniu filtra cała woda kationowa powinna wyjść całkowicie przezroczysta.