Автоматизация ионообменных установок с блочным включением фильтров, страница 2

При регенерации истощенного катионита раствором кислоты заданной концентрации поглощенные им катиониты Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ заменяются ионами водорода. При этом происходят следующие реакции:

Ca²⁺R^-₂ + nH⁺            2H⁺R^- + Ca²⁺ + (n-2)H⁺;

Mg²⁺R^-₂ + nH⁺           2H⁺R^- + Mg²⁺ + (n-2)H⁺;

Na⁺R^- + nH⁺               Na⁺R^- + Na⁺ + (n-1)H⁺.

Анионирование.

Анионирование является составным процессом обессоливания воды, достигаемого путем последовательного фильтрования ее через Н – катионит и анионит.

Аниониты способны достаточно полно и интенсивно поглощать из фильтруемой воды различные анионы, когда они присутствуют в ней в виде соответствующих кислот, поэтому для достижения глубокого обессоливания воды необходимо предварительно перевести все соли, содержащиеся в воде, в соответствующие кислоты.

Анионирование воды в схеме полного химического обессоливания осуществляется в несколько ступеней после соответствующего водород – катионирования.

Первая ступень анионирования, фильтрование через слабоосновный анионит, представляет собой обмен образовавшихся при водород – катионировании анионов сильных кислот на гидроксильный ион, содержащийся в анионите:

2OH^-R⁺ + H⁺₂SO₄^2-           SO₄^2-R⁺₂ + 2H₂O;

OH^-R⁺ + H⁺Cl^-             Cl^-R⁺ + H₂O.

где R⁺ означает сложный органический комплекс анионита, практически нерастворимого в воде.

Восстановление обменной способности анионита достигается периодической регенерацией его 4%-ным раствором едкого натра:

SO₄^2-R⁺₂ + 2Na⁺OH^-            2OH^-R⁺ + Na⁺₂SO₄^2-;

Cl^-R⁺ + Na⁺OH^-         OH^-R⁺ + Na⁺Cl^-.

Вторая ступень анионирования, проводимая при помощи сильноосновного анионита, необходима для обмена аниона кремниевой кислоты на содержащийся в анионите гидроксильный ион:

OH^-R⁺ + HSiO₃^-          HSiO₃^-R⁺ + H₂O.

Одновременно происходит поглощение остатков свободной углекислоты после декорбонизации частично обессоленной воды:

2OH^-R⁺ + H⁺₂СO₃^2-           СO₃^2-R⁺₂ + 2H₂O.

Восстановление обменной емкости анионита в этом случае производится сначала 2 – 3%-ным, а затем – 0,2 – 0,3%-ным раствором едкого натра:

HSiO₃^-R⁺ + Na⁺OH^-           OH^-R⁺ + Na⁺HSiO^-₃;

CO₃^2-R₂⁺ + 2Na⁺OH^-          2OH^-R⁺ + Na₂⁺CO^2-₃.

Третья ступень анионирования, проводимая при помощи слабо- или сильноосновного анионита, необходима для улавливания продуктов растворения катионитов, а также остатков серной кислоты при недостаточно тщательной отмывке водород – катионитного фильтра после его регенерации.

В качестве слабоосновных анионитов применяются аниониты марок АН-22-8 и АН-31, в качестве сильноосновных – АВ-17 различных модификаций.

2. Блочная компоновка ионообменных фильтров.

При автоматизации обессоливающих установок на экономически целесообразном уровне необходимо решать вопросы оптимального технологического построения этих установок, наиболее полно отвечающие требованиям автоматизации. К таким решениям относятся построение обессоливающих установок из отдельных блоков, каждый из которых производит полную обработку воды до заданной технологии.

Основными преимуществами блочной компоновки фильтров являются:

-  однотипность и унификация основного и вспомогательного оборудования водоочистки;

-  использование для взрыхления ионообменных материалов воды, получаемой с предыдущих фильтров отработавшего блока;

-  проведение одновременных совместных регенераций катионитных фильтров I и II ступени;

-  применение специальной схемы отмывки фильтрующих материалов от продуктов регенерации, согласно которой производится одновременная частичная отмывка катионитных и анионитных фильтров  I и II ступени с последующей рециркуляционной домывкой фильтров II ступени;