Ионообменный фильтр

Авторы патента:

Никифорова Татьяна Евгеньевна (RU)

Натареев Сергей Валентинович (RU)

Первойкин Василий Николаевич (RU)

B01J47/02 - способы ионного обмена в колонне или слое

B01D24/46 - регенерация фильтрующего материала в фильтре ( B01D 24/44 имеет преимущество)

B01D24/02 - с неподвижным в процессе фильтрования фильтрующим слоем

Владельцы патента RU 2768619:

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

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена. Ионообменный фильтр в нижней части содержит решетку, под которой находится эластичная пленка для создания воздушной подушки. Внутри ионообменного фильтра расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью большей, чем плотность очищаемой воды. Днище ионообменного фильтра снабжено штуцером для ввода и вывода воздуха с целью надувания и сдувания воздушной подушки для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита, слой частиц инертного материала и воздушная подушка, для стадии прекращения подачи воды расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита, свободный объем и слой частиц инертного материала, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала. Техническим результатом является возможность проведения ионообменной очистки воды с помощью ионообменных материалов с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды. 3 ил.

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена.

Известен ионообменный фильтр 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 ионообменного фильтра 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. C. 258].

Недостатком известного ионообменного фильтра 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 фильтр, 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 и воздушную подушку [Волжинский А.И., Константинов В.А. Регенерация ионитов. Теория процесса и расчета. Л.: Химия, 1990. С. 9, 10].

Недостатком известного ионообменного фильтра является то, что в нем невозможно проводить процесс противоточной регенерации ионитов с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, например, ионитов на основе целлюлозы (модифицированных древесных опилок, хлопковой целлюлозы и др.), поскольку на стадии очистки воды, движущейся сверху вниз, частицы ионита не образуют в нижней части аппарата плотный неподвижный слой, а всплывают вверх аппарата, а также в аппарате невозможно проводить процесс взрыхляющей отмывки ионита от взвеси, поскольку аппарат практически полностью заполнен ионитом, что затрудняет процесс псевдоожижения частиц.

Указанный результат достигается тем, что в ионообменном фильтре, содержащем цилиндрический корпус, эллиптические крышку и днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцера для отвода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды, неподвижный слой частиц ионита и воздушную подушку, согласно изобретению

нижнее дренажно-распределительное устройство установлено вертикально в стенке корпуса ионообменного фильтра и закрыто снаружи карманом со штуцерами, в нижней части ионообменного фильтра установлена решетка, под которой находится эластичная пленка для создания воздушной подушки в нижней части ионообменного фильтра, внутри ионообменного фильтра расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью большей, чем плотность очищаемой воды, причем для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита, слой частиц инертного материала и воздушная подушка, для стадии прекращения подачи воды в ионообменный фильтр расположены сверху вниз по высоте фильтра слой частиц ионита, свободный объем и слой частиц инертного материала, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте фильтра слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала.

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 частиц ионита с помощью воздушной подушки, и достигается для стадии взрыхления за счет перемешивания ионита в псевдоожиженном слое, расположенном между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, который опустился в нижнюю часть аппарат под собственным весом вследствие сдувания воздушной подушки и прижатия эластичной пленки к днищу ионообменного фильтра.

На фиг. 1 изображен ионообменный фильтр для стадий очистки воды, регенерации и промывки, на фиг. 2 – ионообменный фильтр для стадии прекращения подачи воды в фильтр, на фиг. 3 – ионообменный фильтр для стадии взрыхления.

Ионообменный фильтр содержит цилиндрический корпус 1, эллиптические крышку 2 и днище 3, решетку 4, нижнее 5 и верхнее 6 дренажно-распределительные устройства. Под решеткой 4 прикреплена к корпусу ионообменного фильтра 1 эластичная пленка 7. На стенке корпуса ионообменного фильтра 1 установлен карман 8 со штуцерами 9 и 10 для ввода исходной воды, вывода отработанных регенерационного раствора, промывочной воды и воды для взрыхления ионита. На крышке 2 расположен штуцер 11 для вывода из ионообменного фильтра очищенной воды, ввода регенерационного раствора, промывочной воды и воды для взрыхления ионита. На днище 3 расположен штуцер 12 для ввода и вывода воздуха. Для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита 13, слой частиц инертного материала 14 и воздушная подушка 15 (фиг. 1). Для стадии прекращения подачи воды в ионообменный фильтр расположены сверху вниз по высоте аппарата слой частиц ионита 13, свободный объем 16 и слой частиц инертного материала 14 (фиг. 2). Для стадии взрыхления под верхним дренажно-распределительным устройством расположен слой псевдоожиженного ионита 17, под которым расположен слой частиц инертного материала 14 (фиг. 3).

Ионообменный фильтр работает следующим образом.

Перед началом работы в ионообменный фильтр помещают ионит, инертный материал и заполняют фильтр водой. Ионит всплывает вверх фильтра, поскольку он легче воды, а инертный материал опускается под собственным весом вниз фильтра. В штуцер 12, расположенный на днище 3, подают воздух, который надувает воздушную подушку 15, образованную стенкой днища 3 и эластичной пленкой 7. Частицы инертного материала свободно проходят вверх через решетку 4. Решетка 4 препятствует чрезмерному раздуванию воздушной подушки 15 и способствует равномерному давлению воздушной подушки 15 на слой частиц инертного материала 14. Слой частиц инертного материала 14 прижимает слой частиц ионита 13 к верхнему дренажно-распределительному устройству 6. Исходная вода подается через штуцера 9 и 10, проходит через нижнее дренажно-распределительное устройство 5, слои частиц инертного материала 14 и ионита 13, где очищается от ионов целевого компонента, а затем вода проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 6 и выводится из ионообменного фильтра через штуцер 11. После насыщения ионита целевым компонентом проводят регенерацию ионита. Регенерационный раствор подается в ионообменный фильтр через штуцер 11, проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 6, слои частиц ионита 13 и инертного материала 14, нижнее дренажно-распределительное устройство 5 и удаляется из ионообменного фильтра через штуцера 9 и 10. После восстановления обменной емкости ионита проводят его отмывку от остатков регенерационного раствора. Промывочная вода подается в ионообменный фильтр через штуцер 11, проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 6, слои частиц ионита 13 и инертного материала 14, нижнее дренажно-распределительное устройство 5 и удаляется из ионообменного фильтра через штуцера 9 и 10. Затем проводят стадию взрыхления. Для этого из воздушной подушки 15 через штуцер 12 удаляют воздух. Воздушная подушка 15 сдувается и слой частиц инертного материала 14 опускается в нижнюю часть ионообменного фильтра под собственным весом, прижимая эластичную пленку 7 к днищу 3 фильтра. Очищенная вода для взрыхления ионита подается в ионообменный фильтр через штуцер 11, поддерживая находящийся под верхним дренажно-распределительным устройством 6 слой ионита в псевдоожиженном состоянии 17. Затем загрязненная вода проходит через слой частиц инертного материала 14, нижнее дренажно-распределительное устройство 5 и удаляется из ионообменного фильтра через штуцера 9 и 10. После стадии взрыхления цикл повторяется.

Предлагаемый ионообменный фильтр позволяет проводить процессы 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 воздушной подушкой, а также проводить процесс взрыхления ионита за счет перемешивания ионита в псевдоожиженном слое, расположенным между верхним дренажно-распределительным устройством и слоем частиц инертного материала, который опустился под собственным весом в нижнюю часть ионообменного фильтра вследствие сдувания воздушной подушки.

Ионообменный фильтр, содержащий цилиндрический корпус, эллиптические крышку и днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцера для ввода исходной воды, регенерационного раствора, промывочной воды, штуцера для отвода очищенной воды, отработанного регенерационного раствора, отработанной промывочной воды, неподвижный слой частиц ионита и воздушную подушку, отличающийся тем, что нижнее дренажно-распределительное устройство установлено вертикально в стенке корпуса ионообменного фильтра и закрыто снаружи карманом со штуцерами, в нижней части ионообменного фильтра установлена решетка, под которой находится эластичная пленка для создания воздушной подушки в нижней части ионообменного фильтра, внутри ионообменного фильтра расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью большей, чем плотность очищаемой воды, днище ионообменного фильтра снабжено штуцером для ввода и вывода воздуха с целью надувания и сдувания воздушной подушки для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита, слой частиц инертного материала и воздушная подушка, для стадии прекращения подачи воды расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита, свободный объем и слой частиц инертного материала, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала.

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.

Получение гликолевого альдегида термолитической фрагментацией // 2759538

Настоящее изобретение относится к вариантам способа получения гликолевого альдегида, включающего стадию термолитической фрагментации обедненного по содержанию солей неочищенного углеводного исходного сырья, и к системе для их осуществления. Один из вариантов способа включает стадию термолитической фрагментации обедненного по содержанию солей неочищенного углеводного исходного сырья, содержащего по меньшей мере 20 % масс.

Водоумягчительное устройство и способ эксплуатиции водоумягчительного устройства // 2731092

Группа изобретений относится к водоумягчительному устройству и к способу эксплуатации водоумягчительного устройства. Водоумягчительное устройство содержит фильтр, который выполнен с возможностью снижения жесткости первого потока необработанной воды с получением второго потока воды со сниженной жесткостью, первый датчик для измерения электрического параметра первого потока и второй датчик для измерения электрического параметра второго потока.

Ионообменный аппарат (варианты) // 2685104

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к аппарату для проведения ионообменных процессов. Ионообменный аппарат 10 содержит первый насос 14.1, вход которого является входом ионообменного аппарата 10, ионообменную колонну 1 с ионитной загрузкой, устройство 2 для отделения твердой фазы суспензии, получаемой в процессе ионного обмена, промежуточную емкость 3, второй насос 14.2 и средства коммутации входящих и выходящих потоков в виде первого 15.1, второго 15.2 и третьего 15.3 запорных элементов.

Способ получения растворимых бесхлорных калийных удобрений (варианты) // 2655211

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способы получения растворимых бесхлорных калийных удобрений представляют собой циклический процесс, включающий проведение в каждом цикле последовательности операций, являющихся реакциями ионного обмена, осуществляемыми в одной или нескольких ионообменных колоннах с использованием одинакового для всех операций катионита, находящегося перед началом каждой операции в ионной форме для данной операции, каждая операция включает обработку катионита раствором, являющимся исходным веществом указанного циклического процесса для данной операции, получение продукта данной операции и перевод катионита в ионную форму для очередной операции указанной последовательности, при этом одна из операций указанной последовательности включает обработку катионита, находящегося перед началом этой операции в Na-форме, раствором хлорида калия в качестве первого исходного вещества указанного циклического процесса, перевод катионита в К-форму и получение раствора хлорида натрия.

Способ удаления кислорода из воды // 2655141

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике для 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.

Способ эксплуатации противоточной ионообменной системы // 2631816

Изобретение относится к ионообменным системам, включая многослойные насадочные колонны, функционирующие в противоточном режиме. Способ эксплуатации противоточной ионообменной системы, включающей множество вертикально выровненных колонн с насадочным слоем ионообменной смолы, включающих в себя верхнюю по потоку колонну с насадочным слоем катионообменной смолы, с верхней камерой со слабокислой катионообменной смолой и нижней камерой с сильнокислой катионообменной смолой и нижнюю по потоку колонну с насадочным слоем анионообменной смолы, с верхней камерой с сильноосновной анионообменной смолой и нижней камерой со слабоосновной анионообменной смолой, находящуюся в сообщении по текучей среде с верхней по потоку колонной, при этом в обеих колоннах имеется верхнее и нижнее отверстия для входа и выхода текучей среды, включает следующие стадии ввода подаваемой жидкости в верхнее отверстие верхней по потоку колонны так, чтобы подаваемая жидкость протекала вниз через колонну и выходила через нижнее отверстие, после чего перетекала в нижнее отверстие нижней по потоку колонны и перемещалась вверх для выхода через верхнее отверстие, прерывания ввода подаваемой жидкости, ввода первого регенерата в верхнее отверстие нижней по потоку колонны так, чтобы регенерат протекал вниз через колонну и выходил через нижнее отверстие, и ввода второго регенерата в нижнее отверстие верхней по потоку колонны так, чтобы регенерат протекал вверх через колонну и выходил через верхнее отверстие, и повторение стадий.

Передвижная обработка воды и узел перемещения смолы // 2609473

Изобретения могут быть использованы для обработки воды ионообменными смолами в условиях отсутствия постоянной водоочистной станции в жилых поселках и при сезонных работах на отдаленных участках. Система и способ обеспечения передвижной или временной обработки воды включают сервисный центр (14), одно или более мобильных средств (16) обработки, узел (22) перемещения смолы и одно или более транспортных средств (28) для перевозки смолы.

Способ получения растворимых бесхлорных калийных удобрений (варианты) // 2608017

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способы получения растворимых бесхлорных калийных удобрений представляют собой циклический процесс, включающий проведение в каждом цикле последовательности операций, являющихся реакциями ионного обмена, осуществляемыми в одной или нескольких ионообменных колоннах с использованием одинакового для всех операций катионита, находящегося перед началом каждой операции в ионной форме для данной операции, каждая операция включает обработку катионита раствором, являющимся исходным веществом указанного циклического процесса для данной операции, получение продукта данной операции и перевод катионита в ионную форму для очередной операции указанной последовательности, при этом одна из операций указанной последовательности включает обработку катионита, находящегося перед началом этой операции в Na-форме, раствором хлорида калия в качестве первого исходного вещества указанного циклического процесса, перевод катионита в К-форму и получение раствора хлорида натрия.

Способ ионообменного разделения ионов меди (ii) и никеля (ii) // 2466101

Изобретение относится к очистке сточных вод и водных растворов ионитами и может быть использовано для очистки сточных и промывных вод гальванических производств. .

Способ очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона // 2751191

Изобретение относится к водоподготовке, а именно к способу очистки воды от радона и дочерних продуктов распада радона. Способ включает фильтрацию очищаемой воды через сорбирующий материал и промывку сорбирующего материала водой, нагретой до температуры не более 90°С, сбор и выдержку промывных вод в емкости-сборнике до распада радона и короткоживущих дочерних продуктов радона.