Первая ступень обессоливания. Принципиальная одноступенчатая технологическая схема раздельного Н – ОН-ионирования воды представлена на рис.5.1. Для обессоливания вода, очищенная от основной части органических примесей и железа на стадии предварительной очистки, последовательно проходит через катионо - и анионообменные фильтры (1 и 3). При контакте воды с катионитом в Н-форме происходит обмен катионов растворенных в воде солей на Н-ионы, при этом растворенные в воде соли образуют соответствующие кислоты.
Например: Н+ + NaCl → Na+ + HCl
2H+ + Ca(HCO3)2 → Ca2+ + 2CO2 + 2H2O
Рис. 5.1. Принципиальная технологическая схема раздельного Н – ОН-ионирования воды в одну ступень:
1 – Н-катионитный фильтр; 2 – декарбонизатор; 3 – насос; 4 – анионитный фильтр
Воду, прошедшую через катионитный фильтр 1, называют Н-катионированной водой. При ее контакте с анионитом в ОН-форме происходит сорбция анионитом анионов сильных кислот.
Например: OH- + HCl → Cl- + H2O.
Образовавшийся при Н-катионировании CO2 предварительно удаляют из воды аэрацией. Этот процесс называют декарбонизацией и проводят в декарбонизаторе 2. Удаление растворенного в воде СО2 основано на его стремлении прийти в равновесие с парциальным давлением этого газа в продуваемом воздухе.
Реакции, протекающие в слое катионита, обратимы. В связи с этим в Н-катионированной воде наряду с кислотами может находиться небольшое количество солей. При значительной концентрации солей полностью обессолить воду с помощью одного катионитного фильтра либо невозможно, либо экономически нецелесообразно. Первая ступень обессоливания предназначена для удаления из воды большей части солей (95-99%), преимущественно катионов 2-хвалентных металлов и анионов сильных кислот.
До проскока наименее сорбируемого иона в фильтрат все присутствующие в воде катионы располагаются по слою катионообменного фильтра сверху вниз в порядке, который определяется константой обмена этих ионов на ион водорода. Имеет место следующий ряд сорбируемости: Ca2+ > Mg2+> K+ > Na+.
Ряд сорбируемости для анионита: SO42- > HSO4- > Cl- > HCO3-.
После истощения емкости поглощения фильтры регенерируют: Н-катионитные – кислотой, а анионитные – раствором щелочи. На степень регенерации ионитов влияют такие факторы, как тип ионита, состав насыщенного слоя, природа, концентрация и расход регенерирующего вещества, температурные условия, время контакта.
Вторая ступень обессоливания предназначена для удаления катионов натрия и анионов кремниевой и угольной кислот. Принципиальная двухступенчатая технологическая схема раздельного Н – ОН-ионирования воды представлена на рис.5. 2.
|
Рис. 5. 2. Принципиальная технологическая схема раздельного Н – ОН-ионирования воды в две ступени:
1 – Н-катионитный фильтр 1-ой ступени; 2 – анионитный фильтр 1-ой ступени; 3 – Н-катионитный фильтр 2-ой ступени; 4 – декарбонизатор; 5 – насос; 6 – анионитный фильтр 2-ой ступени
Вода после стадии предварительной очистки подается на Н-катионитный фильтр 1-ой ступени. При контакте воды с катионитом происходит обмен катионов растворенных в воде солей на Н-ионы, при этом растворенные в воде соли образуют соответствующие кислоты. В анионитном фильтре первой ступени 2, загруженном слабоосновным анионитом, происходит сорбция ионов сильных кислот. В фильтре 2-ой ступени с сильнокислотным катионитом 3 происходит удаление ионов натрия. Н-катионированная вода после первой ступени содержит ионы натрия по двум причинам: катионитный фильтр 1-ой ступени 1 отключается на регенерацию по проскоку натрия в фильтрат и некоторое количество ионов может поступать в воду из-за неполной отмывки анионита фильтра 1-ой ступени 2. Далее вода подается в декарбонизатор 4 для удаления угольной кислоты. В принципе угольную кислоту можно удалить и в анионитном фильтре с сильноосновным анионитом 6. Но удалять большое количество угольной кислоты таким способом не выгодно, так как при этом сокращается рабочая обменная емкость по кремниевой кислоте, и существенно возрастают расходы NaOH на регенерацию (число регенераций увеличивается). Значительно дешевле обходится декарбонизация. Вода в декарбонизаторе 4 от угольной кислоты освобождается неполностью. Остаточные концентрации углекислоты после декарбонизации и кремниевая кислота сорбируются в фильтре 6 согласно реакциям:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.