Способ ионирования воды
Изобретение относится к обработке воды ионированием в схемах химобессоливания и позволяет повысить динамическую обменную емкость ионитов и степень очистки воды. Способ осуществляют путем последовательного пропускания исходной воды сначала через фильтр 1 ступени, загруженный полифункциональным ионитом (сульфоуглем), затем через двухслойную загрузку фильтра П ступени с сильнодиссоциированным ионитом (КУ-2) в качестве нижнего слоя загрузки и слабодиссоциированным ионитом (КБ-4) в качестве верхнего слоя загрузки, при этом воду пропускают через слой загрузки фильтра 1 ступени сверху вниз одним потоком. Регенерацию фильтров I и II ступени проводят одновременно с использованием свежеприготовленного регенерационного раствора для нижнего слоя загрузки фильтра II ступени и отработанного регенерационного раствора для верхнего слоя загрузки и фильтра I ступени. Предлагаемый способ обеспечивает возможность одновременной глубокой отработки всех типов загрузки ионита по емкости при соотношении объемов КБ-4 : КУ-2, равном 0,05-0,20. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„.Я0„„158701
Al (g1)g С 02 F 1/42
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4326794/31-26 (22) 01 . 1 О. 87 (46) 23. 08. 90, Бюл. И - 31 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. М,Азизбекова (72) И.А.Малахов, К,М.Абдуллаев, Л.Н.Полетаев, В.Е,Космодамианский и О.П.Акульшин (53) 628.543.2(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1022948, кл, С 02 F 1 /42, 1 983. (54) СПОСОБ ИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ (57) Изобретение относится к обработке воды ионированием в схрМВх химобес-, соливания и позволяет повысить динамическую обменную емкость ионитов и степень очистки воды..Способ осуществляют путем последовательного пропус» кания исходной воды сначала через фильтр I ступени, загруженный полифункциональным ионитом (сульфоуглем), Изобретение относится к технике обработки воды ионитами в схемах химобессоливания и может быть использовано в энергетике, химической, электронной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, располагающих водоподготовительными установками, Целью изобретения является повышение динамической обменной емкости ионитов и степени очистки воды, а также обеспечение возможности одновременной глубокой отработки всех типов загрузки ионитов по емкости, Исходную воду пропускают последовательно сначала через фильтр Е сту2 затем через двухслойную загрузку фильтра II ступени с сильноднссоци" ированным ионитом (КУ-2) в качестве нижнего слоя загрузки и слабодиссоциированным ионитом (КБ-4) в качестве верхнего слоя загрузки, при этом воду пропускают через слой загрузки фильтра Т ступени сверху вниз одним потоком. Регенерацию фильтров I u II ступени проводят одновременно с ис— лользованием свежеприготовленного регенерационного раствора для нижнего слоя загрузки фильтра II ступени и отработанного регенерационного раствора для верхнего слоя загрузки и фильтра Т ступени, Предлагаемый cnoe соб обеспечивает воэможность одновре— менной глубокой отработки всех типов загрузки ионита по емкости при соотношении объемов КБ-4: КУ-2, равном (, 0 05-0,20, 2 з.п.ф-лы, 2 табл. фивы
М
Об еа,Д пени, загруженный полифункциональным ионитом, затем через двухслойную загрузку фильтра II ступени с сильнодиссоциированным ионитом в качестве нижнего слоя и слабодиссоциированньм ионитом в качестве верхнего слоя загрузки, при этом воду пропускают через слой загрузки фильтра I ступени сверху вниз одним потоком, а отношение объемов верхнего и нижнего слоев загрузки в фильтре II ступени составляет 0,05-0,20. Регенерацию фильтров
I u II ступени проводят одновременно с использованием свежего регенераци.." онного раствора для нижнего слоя за1 58701 2 грузки фильтра II ступени и отработан-. . ного раствора для верхнего слоя загруз к и фильтра I ступени °
Общий отработанный раствор выводят через среднюю дренажную систему филь=. тра II ступени. При ионировании воды по схеме Н-катионирования в качестве полифункционального ионита используют сульфоуголь, сильнодиссоциированного 10 сульфокатионита — КУ-2 и слабодиссоциированного карбоксильного катионита - КБ-4.
Пример. При химобессоловании воды по схеме Н-катионирования на двухкорпусную Н-катионитную установку подают воду с катионным составом, мг-экв/л: Са " 0,6; Mg 0,3; Na+ 2,8.
Причем I ступень загружена полуфункциональным ионитом (сульфоуглем), а II ступень (нижний слой) — катиокитом (сильнодиссоциированным ионитом) КУ-2. Диаметры фильтров составляют 20 мм, высота эатрузки сульфоугля в фильтре I ступени 2 м,,а КУ-2 25 в фильтре II ступени 2,0 и, Верхнее дренажное устройство фильтра II ступени расположено на верхней границе слоя КУ-2 и засыпано на 0,3 м защит-. ным слоем слабодиссоциированного ионита — карбоксильным катионитом 1<Б-4, Соотношение объема верхнего и нижнего слоя загрузки составляет 0,15.
Исходную воду с укаэанным катионным составом пропускают последовательно через фильтр I u II ступеней сверху вниз. Сульфоуголь в фильтре
I ступени работает в режиме поглощения катионитов жесткости, КУ-2 в 11а. фильтре II ступени — в режиме погло4Q щения Na+ а КБ-4 в фильтре II ступени — в режиме поглощения жесткости и Na+.
Содержание кампонентов в исследуемых растворах определяют по следующим 5. методикам: (Са, Mg) жесткость — титрометрически с применением трилона Б:
Ма — методом пламенной фотометрии, кислотность — по расходу 0,01н. и
О,Ií. NaOH доведением значения рН ана- . .1гиэируемой воды до точки перехода выб"
„50 раиного индикатора, например метилоранжа, Регенерацию фильтров I u II ступеней начинают одновременно. Перед регенерацией фильтров II ступени дрени- 55 руют полностью, а фильтр 1 ступени— до верхнего уровня загрузки. Через фильтр I ступени сверху вниз со скоа ростью 8 M/ч пропускают отработанный регенерационный раствор предыдущей регенерации следующего катионного сос тава, мг-экв/л; Na + 170; (Са + Mg )
50„ Н+195 ° В это же время фильтр II ступени заполняют О, З -ным раствором
Н SO . При появлении кислотности в отработанном регенерационном растворе после фильтра I ступени сброс раствора прекращают и направляют его на фильтр I I ступени, Через фильтр II ступени в этот момент начинают пропускать З -ный раствор H + Mg ) 50; Н 195 . Указанный отработанный реакционноспособный (кислый) раствор собирают и повторно используют для регенерации фильтра I ступени и верхнего слоя фильтра II ступени. При с техиоме трическом расходе кислоты на регенерацию катионитов и ее полной утилизации емкость сульфоугля составляет 920 мг-экв/л, карбоксильного катионита КБ-4 1380 мг — экв/л и катионита КУ-2 1400 мг — экв/л. Содержание Na в очищенной воде составляет 40 мкг-экв/л, Одновременно по известной технологии проводят сравнительные испытания двухкорпусного Н-фильтра с той же высотой загрузки катионитов и рекомен— дуемым для II ступени соотношением верхней и нижней частей слоя КУ-2, равным 1: 0,5, т, е. 1,32: 0,66 (и) . По известному способу обменная емкость сульфоугля составляет в среднем 500 мг-экв/л, а катионита КУ-2 430 мг-экв /л. содержание же ь1а+ в фильтре составляет 850 мкг-экв/л. Кроме того, обменная емкость КУ-2, равная 1200 мг-экв/л, приведенная в известном способе, при двухпоточной регенерации стехиометрическим расходом и расположении среднего дренажа на высоте 0,66 м на фильтрах с двухметровой загрузкой достигнута быть пе может. В сравнении с известным предлагаемый способ позволяет на стандартных фильтрах с дгэухметровой загрузкой увелнчлть обменную емкость ионитов и в десятки раз повысить степень очистки воды. В табл.1 представлены результаты по изменению показателей качества во15 Формула 55 ды и обменной емкости ионитов в завис им ос ти о т соотношения объемов з а" грузки в фильтре II ступени КБ-4: :КУ-2. Предлагаемое сочетание объемов слабокислотного и сильнокислотного катионитов в фильтре II ступени обусловлено необходимостью одновре":.. менного вывода на регенерацию обоих фильтров (I и II ступеней) для ха-:: рактерных составов природных вод при стандартных высотах загрузки, Это достигается за счет достижения одновременной глубокой отработки всех типов загрузки ионитов по емкости. При соотношении объемов загрузки КБ-4: КУ-2 <0,05 доля слабокислотного катионита КБ-4, работающего по ионам . жесткости, уменьшается, а доля силь-. нокислотного катионита КУ-2, работающего по ионам Na+, увеличивается. В связи с этим к моменту истощения КБ-4 сульфоуголь еще не набирает полную обменную емкость по жесткости, а КУ-2 возможную высокую обменную емкость по Na+. Однако они должны быть выведены на регенерацию в связи с истощением КБ-4 по.ионам жесткости, поступлением их на КУ-2, вытеснением ими иэ загрузки последнего ионов На+ и ухудшением качества фильтрата. При соотношении объемов загрузки КБ-4:КУ-2 > 0,25 доля слабокислопного катионита КБ-4, работающего по жесткости, увеличивается, а доля -сильнокислотного . катионита КУ-2, работающего по ионам Na+, уменьшается. В связи с этим K моменту истощения КУ-2 по ионам Na сульфоуголь еще не I йабирает полную обменную емкость, а КБ-4 — возможную высокую обменную емкость по ионам жесткости, Однако они должны быть выведены на регенерацию в связи с истощением КУ-2 по ионам натрия, ухудшением качества фильтрата. Исследована также эффективность способа регенерации без одновременной подачи свежего и отработанного реге нерационного раствора и с использованием для верхнего слоя загрузки сильнокислотного катионита. Полученные результаты представлены в табл.2. Как видно иэ приведенных в табл,1 и 2 данных, одновременность подачи свежего и отработанного регенерацион:ного раствора кислоты обеспечивает ° значительно более высокие технологические показатели способа. При неодновременной подаче регенератов не 8701 2 6 обеспечивается зажатие слоя КУ-2, что приводит к снижению его емкости и ухудшению качества фильтрата. Кроме того, в этом случае при любых услови5 ях не обеспечивается стехиоме трический расход кислоты на восстановление обменной емкости катионитов, в связи с избыточным содержанием кислоты в отработанчом растворе и невозможностью ее утилизации. Возможность достижения стехиомет-, рического расхода кислоты исключается и при замене верхнего слоя загруз15 ки фильтра II ступени сильнокислотным катионитом. В этом случае значительно снижается емкость всех трех рассматриваемых слоев катионитов и увеличивается остаточное содержание ионов 20 натрия в фильтрате, Таким образом, в предлагаемом способе ионирования воды I u II ступени ионирования находятся в новой функциональной взаимосвязи, позволяющей эф25 фективно использовать верхний слой в фильтре II ступени для увеличения степени отработки ионита в I ступени, что приводит к достижению практически равновесной отработки полуфункцио30 нального ионита сульфоугля, загруженного в I ступень, при выполнении требований к качеству фильтрата по натpHIo i Предлагаемый способ может быть реализован так же и при проведении процесса анионирования воды с использованием в качестве ионитов анионообменной загрузки. изобретения 1. Способ ионирования воды в схемах химобессоливания, включающий последовательное пропускание исходной воды сначала через фильтр Е ступени, загруженный полуфункциональным ионитом, затем через фильтр II ступени с сильнодиссоциированным ионитом в качестве загрузки, регенерацию этой saгрузки свежеприготовленным регенерационным раствором, а фильтра I ступени — отработанньм регенерационным pat" створом, отличающийся тем, что, с целью повышения динамической обменной емкости ионитов и степени очистки воды, исходную воду пропускают через фильтр I ступени сверху вниз одним потоком, фильтр II ступени до158701 2 Табли а 1 Данные показателей при соотношении объемов верхнего (КБ-4) и нижнего (КУ-2) слоев загрузки в фильтре II ступени (КБ-4 : КУ-2) по способу Показатели Известный Предлагаемый О 03 О 05 О 15 О 20 0 3 0,03 Обменная емкость, r-экв/м : сульфоуголь 630 850 870 900 750 500 1370 1260 970 сильнокислотный катионит КУ-2 1000 1400 1400 1400 1300 1200 Средняя обменная емкость общего объема загрузки, г-экв/м 1165 859 1100 1144 1068 Остаточное содержание Ыа в фильт рате, мг/л 0,65 0,4 0,4 0,35 0,5 0,92 Т а б л и ц а 2 Данные показателей при регенерации с Показатели использованием в качестве верхнего слоя загрузки фильтра II степени катионита КБ-4 (од, новремен-. ная) КБ-4 (не- КУ-2 (одноодновре- временная) менная) Емкость, мг-экв/л: КУ-2 150 (верхний слой) 1120 1400 1000 (нижний слой) 950 1370 КБ — 4 Полнительйо содержит верхний защитный олой загрузки из слабодиссоциированйого ионита, а регенерацию фильтров и II ступени проводят одновременно, При этом в качестве регенерационного раствора верхнего слоя загрузки фильтра II ступени используют отработанный фегенерационный раствор. 2. Способ по п.l, о т л и ч,а ю— ф и и с я тем, что, с целью обеспе ения возможности одновременной глубоой отработки всех типов загрузки иослабокислотный катионит КБ-4 1450 1450 нитов по емкости, отношению объемов слабодиссоциированного и сильнодиссоциированного слоев загрузки в фильтре II ступени составляет 0,05-0,20. 3. Способ по пп.l и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что в случае ионирования воды по схеме Н-катионирования в качестве полуфункционального ионита используют сульфоуголь, сильнодиссоциированного сульфокатионита КУ-2, слабодиссоционированного карбоксильного катионита — КБ-4, 10! 587012 Продолжение табл.2 Данные показателей при регенерации с использованием в,качестве верхнего слоя загрузки фильтра II степени катионита Показатели Сульфоугля 900 700 500 1165 708 913 0,35 0,60 П р и м е ч а н и е, Соотношение КБ-4 : КУ-2 = 0 15. Составитель В. Вилинская Редактор И.Дербак Техред П.Олийнык Корректор Т. Малец Заказ 2396 Тираж 803 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при:ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 Средняя обменная емкость общего объема загрузки, мг-экв/л, Остаточное количество Na+ в фильт" рате, мг/л КБ-4 (одновремен-. ная) КБ-4 (не- КУ-2 (одноодновре- временная) менная) 
