Автоматизация ионообменных установок с блочным включением фильтров

Федеральное агентство по образованию

Филиал государственного образовательного учреждения

Высшего профессионального образования

«Московский Энергетический Институт

(технический университет)»

в г. Волжском

Кафедра «Технология воды и топлива»

Расчетно-графическая работа

на тему:

«Автоматизация ионообменных установок с блочным включение фильтров»

                                                                Выполнила:   Кочетова А.С.   

                                                                         Группа:          ТВТ-04

                                                                         Проверила:    Проскурякова Р.Г.

Волжский 2008

Содержание

Введение………………………………………………………………………….. 3

1.Основные понятия о методах очистки воды путем ионного обмена……….4

2. Блочная компоновка ионообменных фильтров………………………………8

3. Автоматизация ионообменной установки с блочным включением                 фильтров………………………………………………………………………….12

Заключение ………………………………………………………………………22

Список используемой литературы……………………………………………...23

Введение

Ионообменная часть химводоочистки состоит из фильтров, предназначенных для химического обессоливания и умягчения воды путем фильтрования через слои загруженных в эти фильтры, практически нерастворимых в воде ионообменных материалов – ионитов.

Ионообменная очистка воды основана на способности ионитов, поглощать из обрабатываемой воды, растворенные в ней ионогенные примеси, отдавая в фильтрат эквивалентное количество других ионов, предварительно введенных в состав ионитов.

Иониты, способные поглощать катионы, называются катионитами и используются обычно в Н⁺; Na⁺ и NH⁺₄ формах. Иониты, поглощающие анионы, называются анионитами и используются в ОН^- - форме. При истощении обменной емкости ионитов производится их восстановление (регенерация).

1. Основные понятия о методах очистки воды путем ионного обмена.

Натрий – катионирование.

Обработка воды методом натрий – катионирования заключается в фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве ионообменных ионов катионы натрия. При этом катионит поглощает из воды ионы Ca²⁺ и Mg²⁺, обусловливающие ее жесткость, а в воду переходят из катионита эквивалентное количество ионов Na⁺. Протекающие при этом реакции можно представить следующим образом:

2Na⁺R^- + Ca²⁺          Ca²⁺R₂^- + 2Na⁺;

2Na⁺R^- + Mg²⁺          Mg²⁺R₂^- + 2Na⁺,

где R^- - сложный органический комплекс катионита, практически нерастворимого в воде.

Когда рабочая обменная способность натрий – катионита истощается, его подвергают регенерации путем вытеснения из него ранее поглощенных ионов кальция и магния 8 – 10%-ным раствором поваренной соли NaCl.

В процессе регенерации происходят следующие реакции:

Ca²⁺R^- + nNa⁺           2Na⁺R^- + Ca²⁺ + (n-2)Na⁺;

Mg²⁺R^- + nNa⁺           2Na⁺R^- + Mg²⁺ + (n-2)Na⁺,

где n – величина, учитывающая применение для регенерации избытка поваренной соли по сравнению со стехиометрическим (расчетным) ее количеством.

Аммоний – катионирование.

В процессе фильтрования воды через аммоний – катионит происходит замена катионов  всех солей и щелочей содержащихся в воде, катионами аммония NH₄⁺. При этом протекают следующие реакции:

Ca²⁺ + 2NH₄⁺R^-          Ca²⁺R^-₂ + 2NH⁺₄;

Mg²⁺ + 2NH₄⁺R^-          Mg²⁺R^-₂ + 2NH⁺₄;

Na⁺ + NH₄⁺R^-          Na⁺R^-₂ + NH⁺₄.

Когда обменная способность аммоний – катионита истощается, он подвергается регенерации путем вытеснения из него ранее поглощенных ионов кальция, магния, железа, натрия 2 – 3%-ным раствором сульфата аммония.

Реакции, протекающие в процессе регенерации:

Ca²⁺R₂^- + nNH⁺₄           2NH₄⁺R^- + Ca²⁺ + (n-2)NH₄^-;

Mg²⁺R₂^- + nNH⁺₄          2NH₄⁺R^- + Mg²⁺ + (n-2)NH₄^-.

Водород – катионирование.

Обработка воды методом водород – катионирования заключается в фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионы водорода.

Катионит поглощает из воды катионы Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ и другие, а в воду переходит эквивалентное количество Н⁺ - ионов.

Одновременно разрушается анион бикарбонатной щелочности воды (карбонатная жесткость) НСО₃^- с образованием свободной углекислоты.

При водород – катионировании протекают следующие реакции:

2H⁺R^- + Ca²⁺              Ca²⁺R^-₂ + 2H⁺;

2H⁺R^- + Mg²⁺             Mg²⁺R^-₂ + 2H⁺;

H⁺R^- + Na⁺                 Na⁺R^- + H⁺;

HCO₃^- + H⁺          H₂CO₃             H₂O + CO₂.