Спосіб стабілізації води щодо солевідкладень

1. Спосіб стабілізації води щодо солевідкладень, який включає попереднє освітлення природної води, пропускання освітленої води через іонообмінний фільтр, заповнений катіонітом, та подачу пом'якшеної на катіоніті води на баромембранну 3 43187 му виході води (пермеату - не нижче 90%) та її високій якості. Поставлена задача вирішується тим, що в способі стабілізації води щодо солевідкладень, який включає попереднє освітлення природної води, пропускання освітленої води через іонообмінний фільтр, заповнений катіонітом, та подачу пом'якшеної на катіоніті води на баромембранну установку для доочищення, новим є те, що як катіоніт іонообмінного фільтру використовують слабокислотний катіоніт в кислій (Н+) формі, а рН води після очищення доводять до 6,0 ¸ 8,5 , причому катіоніт іонообмінного фільтру періодично регенерують розчином соляної кислоти, визначають у регенераційному розчині вміст іонів Са2+ та Mg2+, додають у регенераційний розчин сірчану кислоту у кількості, еквівалентній вмісту кальцію, видаляють осад сульфату кальцію та повторно використовують регенераційний розчин для регенерації катіоніту іонообмінного фільтру. Новим також є те, що операції регенерації повторюють до підвищення концентрації іонів магнію у регенераційному розчині до 2500мг-екв/дм3, нейтралізують регенераційний розчин карбонатом магнію та випаровують його з отриманням хлориду магнію. Новим також є те, що рН води доводять до 6,0 ¸ 8,5 карбонатом калію. Спосіб реалізується наступним чином. Попередньо освітлену природну воду з високим рівнем мінералізації (840-1300мг/дм3) з жорсткістю 7,0-9,9мг-екв/дм3 пропускають через іонообмінний фільтр, заповнений слабокислотним катіонітом в кислій (H+) формі. При цьому відбувається сорбція іонів заліза, марганцю, цинку, міді і інших важких та кольорових металів, якщо вони присутні у воді. Головним чином на катіоніті сорбуються катіони кальцію та магнію. При цьому, в основному відбувається зниження загальної твердості на величину тимчасової (карбонатної) жорсткості, яка практично рівна лужності води (4,2-6,0мгекв/дм3). В цілому жорсткість води знижується до 2,0-4,0мг-екв/дм3, корбонатна жорсткість до 01,5мг-екв/дм3, рН до 4,0-6,0. При цьому реалізуються наступні процеси: O 2П-С 2П-С O-H+ O O-H+ +Ca(HCO3)2 П-С +Mg(HCO3)2 П-С O O 2+ 2Ca +H2O+CO2 2+ 2 Mg +H2O+CO2 O O де П - фрагмент іонообмінного матеріалу, зв’язаний з функціональною групою. Процеси обміну із солями постійної твердості не ідуть, тому що мінеральні кислоти, які при цьому повинні утворюватись, сильніші за карбонові кислоти, що включені в структуру катіоніту. При цьому рН знижується до рівнів, за яких карбоксильні групи не дисоціюють і в реакції іонного обміну не вступають: 4 O 2П-С 2П-С O-H+ O O-H+ O +CaCl2 П-С +MgSO4 П-С O 2+ 2Ca +2HCl O O 2+ 2Mg +H2SO4 У результаті проведеного процесу пом'якшена на катіоніті вода стає стабільною щодо солевідкладень на баромембранних установках. Після мембранного очищення рН води карбонатом калію доводять до 6,0-8,5. Катіоніт іонообмінного фільтру після насичення іонами жорсткості регенерують розчином соляної кислоти. В регенераційному розчині визначають вміст іонів Са2+ та Mg2+. Після цього в розчин додають сірчану кислоту в кількості, еквівалентній вмісту кальцію. Після видалення з розчину малорозчинного сульфату кальцію розчин використовують повторно для регенерації катіоніту. Операції можна повторювати до підвищення концентрації іонів магнію до 2500мг-екв/дм3. Після цього розчин нейтралізують карбонатом магнію та випаровують з отриманням хлориду магнію. Приклад. Через колонку діаметром 30мм, заповнену 100см3 слабокислотного катіоніту в кислій формі пропускали природну воду з жорсткістю 8,0мгекв/дм3, концентрацією кальцію 3,0мг-екв/дм3, концентрацією магнію 5,0мг-екв/дм3, лужністю 4,9мг-екв/дм3. Витрата води складала 20см3/хв. Відбирали проби об'ємом в 1дм3, в яких визначали залишкові значення рН, жорсткості, вмісту іонів кальцію та магнію, лужність води. Було пропущено 75дм3 води. Жорсткість обробленої води знижувалась до 3,2мг-екв/дм3, вміст кальцію - до 1,5мгекв/дм3, магнію - до 1,7мг-екв/дм3, лужність води до 0-0,1мг-екв/дм3. Ємність іоніту по іонах жорсткості склала 3510г-екв/м3, рН=4,0-4,5. Після баромембранної установки рН води карбонатом калію доводили до 6,0-8,5. Катіоніт в Са2+- та Mg2+-формі регенерували 5та 10%-вим розчинами соляної кислоти. Після регенерації у відпрацьований регенераційний розчин добавляли сірчану кислоту у кількості, еквівалентній концентрації іонів кальцію. Після вилучення сульфату кальцію регенераційний розчин придатний для повторного використання. Такий підхід дозволяє скоротити у 5-7 разів об'єми регенераційних розчинів, які відправляються на регенерацію. При цьому на 1000м3 очищеної води утворюється лише 1,2-1,5м3 відпрацьованих регенераційних розчинів, котрі направляються на випарну установку, маючи концентрацію хлориду магнію 250-300г/дм3. Результати по визначенню впливу складу регенераційного розчину на ефективність регенерації катіоніту в Са2+- та Mg2+-формі приведені в таблиці. 5 43187 6 Таблиця № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Концентрація HCl, % 5 5 5 5 5 10 10 10 10 10 Концентрація MgCl2, мг-екв/дм3 940 2000 2500 3000 950 2000 2500 3000 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко ПОДЄ, г-екв/дм3 Са2+ Mg2+ 3510 3670 3490 3720 3570 3690 3520 3710 3540 3680 3490 3770 3540 3790 3600 3695 3570 3757 3540 3715 Підписне Ступінь регенерації, % Са2+ Mg2+ 98,80 98,34 95,80 98,18 97,80 96,50 94,70 95,30 59,00 70,00 97,40 97.80 98,30 93,30 99,10 100,00 95,20 98,65 57,83 71,11 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601