Ионообменный аппарат для очистки воды

Авторы патента:

C02F1/42 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

B01J47/10 - с подвижным ионообменным материалом; с ионообменным материалом в форме суспензии или псевдоожиженного слоя

B01J47/022 - Способы ионного обмена вообще; устройства для их проведения

Владельцы патента RU 2764009:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (RU)

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена очистки воды. Ионообменный аппарат содержит цилиндрический корпус, эллиптическую крышку, днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцеры для отвода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, слой частиц ионита, слой частиц инертного материала. Днище и нижнее дренажно-распределительное устройство выполнены конической формы. В нижней части конического днища корпуса аппарата расположен цилиндр с плоским днищем, внутри которого установлен мех. На цилиндре установлен штуцер для опорожнения аппарата. На плоском днище установлен штуцер для ввода воздуха в мех, в верхней части которого расположен диск. В верхней части цилиндра на его внутренней поверхности установлено кольцо. Сверху вниз по высоте аппарата расположены слой частиц ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей, чем плотность очищаемой воды. Слой частиц инертного материала выполнен с возможностью их опускания в нижнюю часть цилиндра с возможностью псевдоожижения слоя частиц ионита. Технический результат: возможность проведения ионообменной очистки воды с помощью ионообменных материалов с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена.

Известен ионообменный аппарат с неподвижным слоем ионита, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, крышку, днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора и промывочной воды, штуцера для вывода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды. Полный цикл аппарата складывается из следующих стадий: 1) очистка воды; 2) регенерация ионита; 3) отмывка ионита от регенерационного раствора; 4) взрыхление ионита с целью отмывки его от механических примесей [Иониты в химической технологии / под ред. Б.П. Никольского и П.Г. Романкова. – Л.: Химия, 1982. – 416 с.].

Недостатком известного аппарата является то, что в нем невозможно использовать ионообменные материалы, например, на основе целлюлозы (модифицированные древесные опилки, хлопковую целлюлозу и др.), плотность которых меньше, чем плотность очищаемой воды, поскольку они не образуют внутри аппарата плотный неподвижный слой, а всплывают вверх аппарата.

Наиболее близким по технической сущности, то есть прототипом, является ионообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, крышку и днище эллиптической формы, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцера для вывода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, неподвижный слой частиц ионита с плотностью, большей, чем плотность очищаемой воды, слой частиц инертного материала с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, слой псевдоожиженного ионита, свободный объем, расположенные сверху вниз по высоте фильтра на стадии очистки воды слой частиц инертного материала, неподвижный слой ионита и слой псевдоожиженного ионита, расположенные сверху вниз по высоте аппарата на стадии регенерации слой частиц инертного материала, свободный объем и неподвижный слой ионита. Стадии отмывки и взрыхления ионита в аппарате не предусмотрены [Рябчиков Б.Е. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. – М.: ДеЛи принт, 2004. – С. 125-127].

Техническим результатом изобретения является ионообменная очистка воды с помощью ионитов с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды.

Указанный результат достигается тем, что в ионообменном аппарате, содержащем цилиндрический корпус, эллиптическую крышку, днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцеры для отвода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, слой частиц ионита, слой частиц инертного материала, согласно изобретению днище и нижнее дренажно-распределительное устройство выполнены конической формы, в нижней части конического днища корпуса аппарата расположен цилиндр с плоским днищем, внутри которого установлен мех, на цилиндре установлен штуцер для опорожнения аппарата, на плоском днище установлен штуцер для ввода воздуха в мех, в верхней части которого расположен диск, в верхней части цилиндра на его внутренней поверхности установлено кольцо, сверху вниз по высоте аппарата расположены слой частиц ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды и слой частиц инертного материала с плотностью, большей, чем плотность очищаемой воды, при этом слой частиц инертного материала выполнен с возможностью их опускания в нижнюю часть цилиндра с возможностью псевдоожижения слоя частиц ионита.

Технический результат достигается для стадий очистки воды, регенерации и отмывки за счет удержания слоя частиц ионита в неподвижном состоянии между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, прижатого к слою ионита диском, расположенным в верхней части меха, находящимся в надутом состоянии под внутренним давлением воздуха, большем давления жидкости внутри корпуса аппарата, и достигается для стадии взрыхления за счет перемешивания ионита в псевдоожиженном слое, расположенном между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, часть который опустилась в цилиндр под собственным весом вследствие удаления воздуха из меха, его сдувания и опускания диска в нижнюю часть цилиндра.

На фиг. 1 изображен ионообменный аппарат для стадий очистки воды, регенерации и промывки, на фиг. 2 – ионообменный аппарат для стадии прекращения подачи воды в аппарат, на фиг. 3 – ионообменный аппарат для стадии взрыхления, на фиг. 4 – разрез А-А.

Ионообменный аппарат содержит цилиндрический корпус 1, эллиптическую крышку 2, коническое днище 3, верхнее 4 и нижнее 5 дренажно-распределительные устройства. В верхней части крышки 2 расположен штуцер 6 для вывода из аппарата очищенной воды, ввода регенерационного раствора, промывочной воды и воды для взрыхления ионита. В нижней части днища 3 расположены штуцера 7 и 8 для ввода исходной воды, вывода отработанного регенерационного раствора, промывочной воды и отработанной воды после взрыхления ионита, цилиндр 9 с плоским днищем 10 и штуцером 11 для опорожнения аппарата от воды после окончания процесса ионообменной очистки. Внутри цилиндра 9 расположен мех 12, в верхней части которого установлен диск 13. В верхней части цилиндра 9 на его внутренней поверхности установлено кольцо 14 (фиг. 4). В плоском днище 10 цилиндра 9 установлен штуцер 15 для ввода воздуха в мех 12 и вывода его из меха. Для стадий очистки воды, отмывки и регенерации расположены сверху вниз по высоте аппарата неподвижный слой частиц ионита 16 и слой частиц инертного материала 17. Для стадии прекращения подачи воды в аппарат (фиг. 2) расположены сверху вниз по высоте аппарата слой частиц ионита 16, свободный объем 18 и слой частиц инертного материала 17. Для стадии взрыхления (фиг. 3) расположены сверху вниз по высоте аппарата слой псевдоожиженного ионита 19 и слой частиц инертного материала 17.

Ионообменный аппарат работает следующим образом.

Перед началом работы в ионообменный аппарат помещают ионит и инертный материал. Затем в аппарат заливают воду. Ионит всплывает в верхнюю часть аппарат, поскольку он легче воды, а инертный материал опускается под собственным весом в нижнюю часть аппарата. В штуцер 15 подают воздух, который надувает в цилиндре 9 мех 12, поднимающий вверх диск 13 до упора с кольцом 14. Диск 13 вытесняет из аппарата воду, которая удаляется через штуцер 6, и последовательно прижимает слои частиц инертного материала 17 и ионита 16 к верхнему дренажно-распределительному устройству 4. Исходная вода подается через штуцера 7 и 8, проходит через нижнее дренажно-распределительной устройство 5, слои частиц инертного материала 17 и ионита 16, где очищается от ионов целевого компонента. Очищенная вода проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 4 и выводится из аппарата через штуцер 6. После насыщения ионита целевым компонентом проводят регенерацию ионита. Регенерационный раствор подается в аппарат через штуцер 6, проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 4, слои частиц ионита 16 и инертного материала 17, нижнее дренажно-распределительное устройство 5 и удаляется из аппарата через штуцера 7 и 8. После восстановления обменной емкости ионита проводят его отмывку от остатков регенерационного раствора. Промывочная вода подается в аппарат через штуцер 6, проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 4, слои частиц ионита 16 и инертного материала 17, нижнее дренажно-распределительное устройство 5 и удаляется из аппарата через штуцера 7 и 8. Затем проводят стадию взрыхления. Для этого из меха 12 удаляют воздух через штуцер 15. При этом мех 12 сдувается, диск 13 и частицы инертного материала 17 опускаются в нижнюю часть цилиндра 9 под собственным весом. Между слоем ионита 16 и слоем инертного материала 17 образуется свободный объем 18. Вода для взрыхления ионита подается в аппарат через штуцер 6, поддерживая находящийся под верхним дренажно-распределительным устройством 4 слой ионита 19 в псевдоожиженном состоянии. Отработанная вода затем проходит через слой частиц инертного материала 17, нижнее дренажно-распределительное устройство 5 и удаляется из аппарата через штуцера 7 и 8. После стадии взрыхления цикл повторяется.

Предлагаемый аппарат позволяет проводить процессы ионообменной очистки воды, противоточной регенерации и отмывки ионита в плотном слое частиц ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, за счет удержания слоя частиц ионита в неподвижном состоянии между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, прижатого к слою ионита диском, расположенным в верхней части меха, находящемся под внутренним давлением воздуха, а также проводить процесс взрыхления ионита за счет перемешивания ионита в псевдоожиженном слое, расположенным между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, часть которого заполнила цилиндр вследствие удаления воздуха из меха, его сдувания и опускания диска в нижнюю часть цилиндра.

Ионообменный аппарат для очистки воды, содержащий цилиндрический корпус, эллиптическую крышку, днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцеры для отвода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, слой частиц ионита, слой частиц инертного материала, отличающийся тем, что днище и нижнее дренажно-распределительное устройство выполнены конической формы, в нижней части конического днища корпуса аппарата расположен цилиндр с плоским днищем, внутри которого установлен мех, на цилиндре установлен штуцер для опорожнения аппарата, на плоском днище установлен штуцер для ввода воздуха в мех, в верхней части которого расположен диск, в верхней части цилиндра на его внутренней поверхности установлено кольцо, сверху вниз по высоте аппарата расположены слой частиц ионита с плотностью, меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей, чем плотность очищаемой воды, при этом слой частиц инертного материала выполнен с возможностью их опускания в нижнюю часть цилиндра с возможностью псевдоожижения слоя частиц ионита.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к сорбционному выделению лития из природных рассолов и сточных вод. Предложенный способ включает подачу исходного литийсодержащего рассола в сорбционно-десорбционный обогатительный модуль, представляющий собой по меньшей мере одну вертикально установленную колонну, заполненную неорганическим гранулированным сорбентом, в качестве которого используют хлорсодержащий двойной гидроксид алюминия и лития.

Способ очистки сточных вод // 2763824

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод от ионов аммония, тяжелых металлов и нефтепродуктов и может найти применение в сельском хозяйстве. Способ включает добавление в очищаемую воду природного цеолита с размером фракций 1,0-1,5 мм, перемешивание, отстаивание в интервале 12-48 ч, фильтрование, при этом к природному цеолиту в очищенную воду добавляют древесный активированный уголь марки БАУ-А с размером фракций 0,25-0,5 мм в соотношении 1:1 и осуществляют равномерное перемешивание со скоростью вращения 2-3 об/с в течение 15-20 с.

Флотационное устройство с порогами и гидравлическим средством для отделения капель масла // 2762677

Предложенная группа изобретений относится к флотационному устройству, предназначенному для отделения одной фазы от дисперсии, содержащей по меньшей мере первую непрерывную фазу и вторую дисперсную фазу. Флотационное устройство, в частности, пригодно для отделения масла от дисперсии, содержащей в качестве непрерывной фазы воду и в качестве дисперсной фазы масло, с образованием фракции чистой воды и фракции, обогащенной маслом.

Способ нетермической деаэрации воды // 2762595

Изобретение относится к теплоэнергетике в области защиты теплообменного оборудования, котлов, трубопроводов и других металлических элементов на электростанциях, в котельных, на промышленных предприятиях при производстве пара, получении горячей воды для водопроводных сетей, получении обессоленной и умягченной воды для подпитки паровых котлов.

Способ концентрирования резорцина из водных растворов // 2762304

Изобретение относится к способу концентрирования резорцина из водных растворов, который может быть использован для контроля содержания резорцина в очищенных сточных водах предприятий химической и пищевой промышленности. Способ включает сорбцию резорцина полимерным порошкообразным материалом, в качестве которого применяют кислый мелкодисперсный порошок в количестве 0,6-0,75 мас.% от массы исходного раствора, полученный из целлюлозы путем обработки серной кислотой.

Водостойкие гранулы для удаления загрязняющих веществ // 2762097

Изобретение относится к водостойким гранулам для удаления загрязняющих веществ. Способ формирования водостойких гранул включает загрузку порошка в вальцовый пресс при воздействии первой уплотняющей силы с получением формованного изделия, пропускание формованного изделия через размалывающее устройство с формированием гранул, сформированные гранулы являются водостойкими, так, что примерно 30% или меньшее количество гранул распадаются при проведении испытания на распадаемость в неподвижной воде или в воде при перемешивании.

Энергонезависимая солнечная дистилляционная система непрерывного действия (варианты) // 2761832

Изобретение относится к энергонезависимой солнечной дистилляционной системе непрерывного действия, характеризующейся тем, что она содержит в верхней части корпуса солнечного дистиллятора с светопрозрачным покрытием и заполненным соленой водой испаритель диффузионно-абсорбционной холодильной системы, состоящей из генератора пара хладагента, соединенного с ее конденсатором, размещенным в воде дистиллятора, и нагревателя паров хладагента, подключенным через контроллер заряда АКБ к фотоэлектрическим модулям, причем к испарителю в его нижней части подсоединен сборник конденсата с емкостью пресной воды, светопрозрачное покрытие дистиллятора и фотоэлектрические модули ориентированы на направление солнца, а к емкости солнечного дистиллятора подсоединен теплонакопитель с фазовым переходом вещества, например парафином, а также к энергонезависимой солнечной дистилляционной системе непрерывного действия, характеризующейся тем, что она содержит в верхней части корпуса солнечного дистиллятора с светопрозрачным покрытием и заполненным соленой водой испаритель диффузионно-абсорбционной холодильной системы, состоящей из генератора пара хладагента, соединенного с ее конденсатором, размещенным в воде дистиллятора, и нагревателя паров хладагента, подключенным к высокотемпературному баку-аккумулятору тепловой энергии, соединенному с теплообменником концентратора солнечной энергии, причем теплообменник установлен в оптическом фокусе концентратора, а последний ориентирован на направление солнца.

Регулируемый гидроциклон // 2761550

Изобретение относится к области машиностроения, приборостроения, строительной индустрии и предназначено для очистки производственных и бытовых сточных вод от взвешенных веществ. Регулируемый гидроциклон содержит цилиндро-конический корпус с винтовым каналом, напорную камеру и поршень в зоне винтового канала, патрубок тангенциального подвода загрязненной воды, патрубок отвода очищенной воды и патрубок отвода шлама, а также механизм перемещения поршня.

Саморегулируемая флотационная установка // 2761527

Изобретение относится к области машиностроения, приборостроения, строительной индустрии и предназначено для очистки промышленных и бытовых сточных вод от загрязняющих веществ. Саморегулируемая флотационная установка содержит корпус с патрубками подвода загрязненной воды, отвода очищенной воды, флотатор, устройство удаления пены с приводом вращения и кольцевой пеносборник.

Интегрированный генератор водородсодержащего газа с водородно-водяным модулем // 2761474

Изобретения относятся к получению водородсодержащего газа и водородсодержащей жидкости, которая может быть использована в медицине. Интегрированный генератор водородсодержащего газа содержит резервуар для воды, выполненный с возможностью вмещения воды, подлежащей электролизу; электролитический модуль, выполненный с возможностью осуществления электролиза воды и генерирования газа, содержащего водород; модуль интегрированного прохода, расположенный выше резервуара для воды.

Устройство для обработки цеолита путем ионного обмена и способ получения катализатора с применением этого устройства // 2728554

Изобретение относится к области получения цеолитных катализаторов и может быть использовано в катализе, в частности катализе процессов алкилирования изобутана бутиленами. Предложено устройство для обработки цеолита путем ионного обмена, включающее автоклав, выполненный в виде цилиндрического корпуса, заполненного реакционной средой и снабженного герметичной крышкой, и помещенный в разъемный нагревательный кожух.