Ионообменный аппарат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Su„„1047489 А

)(gD В 01 D 15/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

fC

Ф

1 .М Ф»" 4

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (:21) 3380406/23-26 (22) 15.12.81 (46) 15.10.83. Бюл. 9 38 (72) Л.А, Полосухина, A.Н. Стрекицын, О.И. Михайлик, С.В. Антонов, М.С. Панарский и Ю.И. Брацлавский (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по охране вод и

Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (53) .66.067.022(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р Б16414, кл. В 01 D 23/20, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

М 166650, кл. В 01 D 15/04, 1964. (54)(57) ИОНООБМЕННЫй АППАРАТ, содер» жащий установленную с воэможностью вращения вокруг вертикальной оси цилиндрическую обойму с размещенными по ее окружности ионообменны" ми колонками и неподвижно установленное средство для подачи в колонки исследуемой и регенерирующей жидкостей, отличающийся тем, что, с целью обеспечения постоянной скорости подачи исследуемой и регенерирующей жидкостей, он снабжен жестко прикрепленным к колонкам кольцевым лотком, разделенным вертикальными перегородками на сек-. ции, и в канСцой секции лотка выполнено отверстие, расположенное над верхним торцом соответствующей колонки, 1047489

Наиболее, близким к изобретению является ионообменный аппарат, содержащий установленную с воэможностью вращения вокруг оси цилиндрическую обойму с размещенными по ее окружности ионообменными колонками и неподвижно установленное средство для подачи в колонки исследуемой и регенерирующей жидкостей 40 в виде горизонтальных плит с отверстиями (2 ).

Однако известное устройство не. обеспечивает достаточной точности определения степени концентрирова- 45 ния элементов в исследуемой жидкости. Указанный недостаток обусловлен тем, что конструктивное выполнение известного ионообменного аппарата предполагает неравномеРную (периоди 50 ческую ) подачу исследуемой и регенерирующей жидкостей в ионообменные колонки. При этом из-за непостоянства скорости подачи рабочей и регенерирующей жидкостей не обеспечивается подготовка пробы для последующего определения химического состава с достаточной точностью.

Цель изобретения - обеспечение постоянное скорости подачи иссле- дуемой и регенерирующей жидкости. 60

Поставленная цель достигается тем, что ионообменный аппарат, содержащий установленную с возможност тью вращенйя вокруг вертикальной оси цилиндрическую обоймУ с разме- 65

Изобретение относится к исследованию жидкостей при помощи ионитов, в частности для обо ащения пробы определенными компонентами, например тяжелыми металлами, и последующего автоматического определе- 5 ния их концентрации.

Известен ионитный фильтр Непрерывного действия, включающий вращающийся вокруг вертикального полого вала корпус, заполненный фильтру- 10 ющим материалом, привод, трубопроводы для подачи рабочего, регенерирующего и промывочного растворов, разгрузочный коллектор и основание.

В этом фильтре корпус выполнен в 15 виде кольцевой камеры, под которой на основании жестко закреплен разгрузочный коллектор, разделенный перегородками на секции соответственно числу трубопроводов подаваемых растворов, стационарно установленных в полом валу и снабженных насадками 1 ).

Однако у этого ионитного фильтра низкая частот» выдачи обогащенной пробы и низкая избирательность при фильтрации многокомпонентных растворов, в частности сточных вод.

Кроме того, этот фильтр не обеспечивает необходимой стабильности процессов сорбции и не может функци- 30 онировать в автоматическом режиме. щенными по ее окружности ионообменными .колонками и неподвижно установленное средство для подачи в колонки исследуемой и регенерирующей жидкостей, снабжен жестко прикрегленным к, колонкам кольцевым лотком, разделенным вертикальными перегородками на секции, и в каждой секции лотка выполнено отверстие, расположенное над верхним торцом соответствующей колонки.

На фиг. 1 изображен ионитный фильтр, общий вид, в аксонометрии, разрез; на фиг. 2 — блок-схема установки автоматического анализа; на фиг. 3 — разрез A-A на фиг.2; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 2.

Ионитный фильтр содержит прикрепленный к основанию корпуса 1 привод 2 с вертикально установлен ным валом 3, на котором жестко закреплена выполненная кольцеобразной обойма 4, под последней установлен прикрепленный к основанию корпуса 1 кольцевой разгрузочный коллектор 5.

В обойме 4 по окружностям, концентричным оси вала 3 в один или более рядов установлены ионообменные колонки 6, которые заполнены ионообменным материалом. Ионообменные колонки в каждом ряду заполнены ионитом одной марки, в разных рядах колонки заполняются ионитом разных марок.

Количество ионообменных колонок в одном ряду определяют по соотно- шению где и — количество ионообменных колонок °

Т„ — время подачи рабочего раствора;

Т вЂ” время подачи промывочного

2 и регенерирующего растворов;

Т - время подачи промывочного

3 раствора, суммарное время транспортировки обогащенного регенерирующего раствора из разгрузочного коллектора в автоматический анализатор и определения его состава. ,В обойме 4 над ионообменными колонками 6 закреплен выполненный кольцеобраэным приемный кольцевой лоток 7, который перегородками 8 разделен на секции, количество последних устанавливают равным количеству ионообменных колонок 6 °

Лоток 7 имеет дополнительные кольцевые перегородки 9, которыми образованы кольцевые полости лотка 7, и число кольцевых полостей со1047489 ответствует числу рядов ионообменных.колонок 6 в обойме 4. Выход иэ каждой секции лотка 7 расположен над закрепленной иод ней ионообменной колонкой 6. Над лотком 7 в корпусе 1 закреплены выходные концы трубок 10 для подачи рабочего раствора, трубок 11 для подачи промывочного раствора и трубок 12 для подачи регенерирующего раствора в приемный лоток 7..

Разгрузочный коллектор 5 разделен перегородками 13 йа секции, а кольцевыми перегородками 14 разделен на кольцевые полости. Число последних соответствует числу рядов ионообменных колонок 6 в обойме 4. Выход каждой иэ ионообменных колонок 6 расположен над разгрузочным коллектором 5, каждому ряду ионообменных колонок 6 соответствует кольцевая, разделенная на секции полость разгрузочного коллектора 5.

Однако группа секций разгрузочного коллектора 5 соединена с системой сброса 15, другая группа секций соединена с автоматическим анализатором 16.

Выходные концы трубок подачи рабочих растворов 10 установлены так, что в исходном положении они находятся вблизи перегородок 8 приемного лотка 7. Если обойма 4 начнет вращаться, то каждая секция приемного лотка должна пройти под выходными концами трубок подави рабочего раствора 10. Выходные концы трубок подачи регенерирующего и промывочного растворов 11 и

12 расположены вдоль дуги секции приемного лотка 7 так, что при вращении обоймы очередная секция проходит последовательно в течение определенного времени под выходным концом трубок подачи промывочного .

11 и регенерирующего 12 растворов.

Трубки 10 — 12 подачи растворов снабжены управляющими элементами, представляющими собой прижимные устройства 17, соединенные с програм.. мным блоком, в качестве которого используется программный барабан 18 с кулачками 19, управляющими прижимными устройствами 17.

В исходном положении программный ,блок обеспечивает такое состояние прижимных устройств 17, что все трубки 10 — 12 подачи растворов пережаты, и растворы в секции приемного лотка 7 не поступают. Входные концы трубок подачи рабочих растворов соединены с магистралью 20, по которой подается подлежащий обогащению и последующему анализу рабочий раствор. Входные концы тру-, бок подачи промывочных и регенерирующих растворов соединены соот,ветственно с емкостями 21 и 22, 55

65 осуществляется повторная промывка первой ионообменной колонки, после чего она своей секцией приемного лотка подходит к первой трубке подачи рабочего раствора. Общее время прохождения секции приемного лотка 7,,под концами трубок подачи промывочного и регенерирующего растворов 11 и 12 выбрано равным С.

Вторая секция приемного лотка 7, расположенная последовательно эа первой, подходит к выходному консодержащими промывочный и регенери- рующий растворы.

Устройство работает следующим образом.

При включении ионитного фильтра

5 прийод 2 вращает вал 3, обеспечивая вращение программного барабана 18 и обоймы 4. По заданной программе последовательно через трубки подачи растворов 10 - 12 через соответствующие секции приемного лотка 7 в ионообменные колонки б от магистрали 20 подается рабочий раствор от емкостей 21 и 22 промывочный и регенерирующий. Проходя через ионо" обменные колонки, рабочий и промывочный растворы поступают через соответствующую секцию разгрузочного коллектора 5 в систему сброса 15, а обогащенный регенерирующий раствор — на автоматический анализатор 16. При включении кулачки 19 программного барабана 18 взаимодействуют с пережимными устройствами 17 таким образом, что сначала открывается первая трубка 10 пода25 чи рабочего раствора, через временной интервал t определяемый необходимои частотой подачи обогащен,ной пробы на автоматический анализатор 16 (фиг. 2 ), открывается

30 вторая трубка 10 подачи рабочего раствора, затем третья и т.д.

3а время полного оборота обоймы

4 каждая из ионообменных колонок 6 соответствующей секцией приемного лотка 7 попадает под выходные концы рабочих 10, промывочных 11 и регенерирующих 12 трубок подачи растворов. Так первая ионообмемная колонка б проходит своей секцией приемного лотка 7 за временной интервал t под одной трубкой подачи рабочего раствора 10, за 2t — под дву" мя, эа 3t — под тремя и т.д. Общее время прохождения ионообменной колонки 6 под всеми трубками подачи ра45 бочего раствора 10 составляет Т . Да1 лее в эту же колонку через свою секцию приемного лотка 7 в течение вре менного интервала Т поступают про2 мывочный и регенерирующий раство5р ры. Обогащенный регенерирующий раствор с выхода первой ионообменной колонки попадает в одну из секций разгрузочного коллектора 5 в .момент времени Т + Т . В течение .Т

1047489 цу первой трубки подачи рабочего раствора 10 на t мин. позже первой, третья секция — на 2t мин позже и т.д. Обогащенный регенерирующий раствор с выхода второй ионообменной колонки б поступает в соответствующую секцию разгрузочного коллектора 5 в момент T + Т + t, c выхода третьей ионообменной колонки в момент T + Tg + 2t и т.д. Таким

1 образом обеспечивается временным интервалом t необходимая частота поступления обогащенной пробы на автоматический анализатор.

В связи с тем, что состав анализируемого раствора может быть достаточно сложен, одна марка ионита не позволяет осуществить сорбцию всех необходимых ингредиентов. В этом случае первый ряд ионообменных колонок заполняется маркой ионита, избирательной к одной группе веществ, второй ряд - к другой и т.д.

При многорядной установке ионо.обменных колонок б в обойме 4 функционирование устройства осуществляется аналогично однорядному варианту. Отличием является то, что раст- воры в каждую секцию приемного лотка 7 поступают по нескольким трубкам, соответствующим количеству рядов ионообменных колонок, из ионообменных колонок растворы выливаются в соответствующие кольцевые полости разгрузочного коллектора 5, из которых рабочий и промывочный растворы поступают в систему сбро10 са 15, а обогащенный регенерирующий раствор поступает на автоматический анализатор 16. Таким образом обеспечивается повышение избирательности обогащения пробы.

В целом предлагаемый ионитный фильтр обеспечивает повышение частоты выдачи обогащенной пробы для последующего автоматического анализа и повышение избирательности обогащения. Применение ионитного фильтра на входе автоматического анализатора концентрации тяжелых металлов расширяет область использования последнего в автоматических системах управления водоохранными комплексами в качестве датчика информации состояния водного объекта.

1047489

1047489

Й2. 2

17

Корректор Ю,Макаренко

Заказ 7797/5 Тираж 688

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Красносельская

Редактор Т. Парфенова Техред Ж. Кастелевич