4. Опріснення і знесолення води іонним обміном

Опріснення і знесолення води іонообмінним методом рекомендується при вмісті у вихідній воді: солей до 1500-200, хлоридів і сульфатів – не більше 5 мг/дм3, завислих речовин – не більше 8 мг/дм3, кольоровості – не вище 30 град., перманганатної окислюваності – не більше 7 мгО2/дм3.

Принцип іонообмінного знесолення полягає в послідовному пропусканні солоної води через два роди фільтрів, завантажених відповідно катіоно- і аніонообмінними смолам, з періодичною їх регенерацією кислотою і лугом.

У фільтрі, завантаженому Н-катіонітом, відбувається обмін катіонів, що містяться у вихідній воді, на катіони водню. Одержана Н-катіонована вода проходить через фільтр, завантажений аніонітом у гидроксильній (ОН-) або гідрокарбонатній (НСО3-) формі. У цьому фільтрі відбувається процес обміну аніонів кислот, що містяться у Н-катіонованій воді, на аніони ОН- або НСО3-, які, вступаючи далі у вторинний процес взаємодії з катіонами водню, призводять до деіонізації (знесолення) води. Після виснаження іонообмінної здатності смоли піддають регенерації. Катіоніт регенерується кислотою (H2SO4 або НСl), а аніоніт - лугом або содою (NaOH або Na2CO3).

Протікаючі реакції можуть бути описані наступними рівняннями:

2 Н [Кат]  +  Са(НСО3)2  =  Са [Кат]2 + СО2↑ + Н2О;

2 H [Kaт]  +  MgSO4  =  Mg [Kaт]2 + H2SO4;

Н [Кат]  +  NaCl  =  Na [Кат]  +  HCl;

2 Н [Кат]  +  Na2SO4  = 2 Na [Кат]  + H2SO4;

OH [Aн]  + HCl  =  Cl [Aн]  + H2O;

2 OH [Aн]  +  H2SO4   =  SO4 [Aн]2  + 2H2O;

2 OH [Aн]  +  H2SiO3   =  SiO3 [Aн]2  + 2H2O;

CO3 [Aн]2  +  H2SO4   =  SO4 [Aн]2  + 2H2O + СО2↑;

HCO3 [Aн]  +  HCl  =  Cl [Aн]  + H2O + СО2↑.

Оксид вуглецю (IV), що виділяється у процесі розкладання гідрокарбонатів, видаляється в дегазаторі продуванням через воду повітря або розбризкуванням води в градирні.

Процес регенерації катіонітових фільтрів у схемі опріснювальних іонообмінних установок складається з чотирьох послідовних операцій:

розпушування іоніту вихідною або частково знесоленою мінералізованою водою від низу до верху з інтенсивністю 3-5 л/с на 1 м2 протягом 20 хв. для усунення спресованості іоніту;

переведення катіонітового матеріалу, виснаженого по кальцію, в натрій-форму шляхом обробки його нейтральними водами регенерацій аніонітових фільтрів;

власне регенерація – пропуск через шар іоніту розчину сірчаної або соляної кислоти з концентрацією від 5 до 10%. Іони водню, що містяться в розчині кислот, заміщують сорбовані катіонітом з води катіони, які переходять в розчин, і обмінна здатність катіоніту відновлюється;

відмивання катіоніту вихідною або частково знесоленою після аніонітових фільтрів водою від продуктів регенерації, що складаються в основному з сульфатів натрію, і від невитраченого регенераційного розчину. Відмивання звичайно проводиться пропусканням води зверху вниз. В результаті регенерації катіоніту кислотами велика частина іоногенних груп катіоніту переводиться в Н-форму.

Процес регенерації аніонітових фільтрів складається з трьох операцій:

розпушування аніонітових фільтрів зм'якшеною Н-катіонуванням або відмивною водою;

власне регенерація – пропуск розчину їдкого натра або кальцинованої соди з концентрацією 4-5%. При цьому залежно від вживаного реагенту відбувається заміщення затриманих при фільтруванні аніонів аніонами ОН-, СО32- або НСО3- і обмінна здатність аніоніту відновлюється;

відмивання аніонітових фільтрів від продуктів регенерації.

Контрольні запитання:

У чому полягає суть іонообмінного способу очищення води?

Які основні галузі застосування іонообмінних процесів у технології водопідготовки?

Принцип дії катіонітів.

Принцип дії аніонітів.

Сформулюйте визначення повної, статичної і дінамічної обмінної ємкості іонітів. Чим вони різняться?

Як класифікують іоніти?

Які основні властивості іонітів?

Чим відрізняються природні мінеральні іоніти від неорганічних та синтетичних полімерних?

Як здійснюється процес регенерації іонітів?

Які є способи регенерації іонітів?

Які реагенти використовуються як регенераційні розчини для іонітів?

Як запобігти виникненню протийонному ефекту при регенерації іонітов?

Які особливості регенерації Н-катіонітів сірчаною кислотою при зм'якшенні води?

Поясніть принцип дії іонітових фільтрів і фільтрів змішаної дії.

Як здійснюється іонообмінне зм'якшення води?

Як здійснюється іонообмінне знезалізнення води?

Як здійснюється іонообмінне знесолення води?


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я