Спосіб пом’якшення води

1. Спосіб пом'я кшення води, який включає її пропускання через катіонітовий фільтр для вилучення іонів кальцію і магнію, регенерацію фільтра сольовим розчином, який відрізняється тим, що 3 32859 4 гам. ють від іонів хлору. Висушування проводять при Спосіб здійснюють наступним чином. 120°С. Одержана натрієва форма сорбенту. Для модифікації сорбенту використовують цеПроведено фізико-хімічний аналіз на вміст іооліт Сокирницького родовища Закарпатської обланів Са2+ та Mg2+, а також визначено якість термічсті. Процес модифікації проводять попередньою ної обробки по величині загального об'єму пор, що обробкою цеоліту для видалення іонів кальцію, не повинна змінюватись з часом, а також по вимагнію, заліза тощо, які містяться в природному траті маси сорбенту, яка не повинна змінюватись цеоліті, і заміною їх на легко обмінні іони, в даному при подальшому прожарюванні. випадку на іони натрію Результати фізико-хімічного аналізу на вміст Приклад 1. Модифікація сорбенту на основі іонів кальцію та магнію, а також якість термічної природного цеоліту Сокирницького родовища Заобробки приведені в таблиці 1. карпатської області проводиться за технологічною Приклади 2 - 12 проводили аналогічно присхемою: вихідну цеолітвміщуючу породу, подрібкладу 1, змінюючи температуру процесу модифінену до розмірів гранул 3 - 5мм, відмивають від кації, концентрацію хлористого натрію і темперапилу, обробляють 9%-ним розчином хлористого туру термічної обробки (температуру натрію при температурі 87°С протягом 6 годин при висушування). постійному перемішуванні. Через кожні 30 хвилин Залежність якості модифікованого цеоліту від додається свіжий розчин реагенту для обробки параметрів процесу модифікації приведено в табпісля охолодження розчину аліквоти відділяють від лиці 1. осаду сорбенту декантуванням. Сорбент відмиваТаблиця 1 Концентрація NaCl (%) 1 Температура модифікації, °С 87 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 № Ступінь заміни іонів Са2+ і Mg2+ на Na+ Якість термообробки модиф. цеоліту 9 Температура термообробки, °С 120 Повний 88 9,3 460 Повний 88 89 90 92 93 94 95 99 99,5 100 9,5 9,5 0 11 11 12 12 15 15,5 16 480 490 500 500 500 500 505 510 510 510 Повний Повний Повний Неповний Неповний Неповний Неповний Незначний Незначний Не проходить Величина загального об'єму пор змінюється з часом Цеоліт потребує подальшої термічної обробки Величина загального об'єму пор не змінюється з часом, маса постійна -“-“-“ З таблиці видно, що найбільш повно процес модифікації проходить при підборі таких фізикохімічних параметрів: температура модифікації – 87 - 90°С, концентрація хлористого натрію – 9 - 10% та температура висушування (термічної обробки) – 120 - 500°С. Саме такий підбір температури і концентрації процесу модифікації дає найбільш повний обмін іонів кальцію і магнію на іони натрію в цеоліті. Температура термообробки 120 - 500°С відповідає повному видаленню конституційної і кристалізаційної води з сорбенту, що дає можливість одержати сорбент з ідеальними фізикохімічними властивостями. Модифікований природний цеоліт (натрій форма) має слідуючі фізико-хімічні властивості: Густина, (г/см 3) 2,15 Обмінна ємність, (мг-моль/г) 1,95 Вміст води, (%) 13,4 Об'єм, зайнятий водою (%) 28,8 Сорбційна здатність по відношенню до іонів Са2+ і Mg2+, (моль/кг) 0,19 Кінетичні криві зміни твердості води від часу на модифікованому зразку природного цеоліту знімались в статичних умовах. Для цього в колбу ємністю 500мл засипали 150г прожареного цеолі ту, додавали 500мл води, твердість якої була відома. Через 120хв від початку досліду твердість води змінилася від 9мг-екв/л до 4,7мг-екв/л при паралельного зменшенні pH середовища від лужного до нейтрального. Для пом'якшення води до межі, що відповідає технічним вимогам, запропоновано технологічний процес у три стадії. Вихідна вода з загальною твердістю 5,4мгекв/л оброблюється на натрієвій формі сорбенту масою 200г (об'єм води становить 1000мл). При збільшенні маси сорбенту в 4 рази, а об'єму води а 2 рази досягається пом'якшення до 0,66мг-екв/л вже на першій стадії процесу. Після цього пом'якшена вода обробляється порцією свіжого сорбенту (II стадія), при цьому досягається зниження твердості води від 0,66 до 0,14мг-екв/л. Після третьої обробки тієї ж самої води свіжою порцією цеоліту досягається пом'якшення води від 0,14 до 0,02мг-екв/л, тобто після трьох стадійної обробки вода відповідає всім вимогам Держстандарту. В таблиці 2 приведено дані пом'якшення води, здійсненого запропонованим способом. 5 32859 6 Таблиця 2 № пп 1 2 3 4 5 6 Час (тривалість процесу), хв 0 20 40 60 90 120 І - стадія 5,4 2,9 1,8 1,5 1,1 0,66 Для пом'якшення великих об'ємів води, наприклад у промисловості, спосіб здійснюють наступним чином. Подрібнену породу модифікованого цеоліту завантажують у три сорбери об'ємом 5м кожний. Завантаження проводиться різними фракціями (фіг.1). На нижню решітку сорберів завантажується порода розміром гранул 25 - 30мм, товщина шару якого становить 250 - 300мм (шар 1). На цей шар насипають рівним шаром породу розміром 8 - 10мм, товщиною 250 - 300мм (шар 2). Після цього сорбент завантажується до верхнього зливу гранулами розміром 3 - 5мм (шар 3) Таке завантаження забезпечує мінімальний опір циркулюючій воді і утримування сорбенту на решітці. Після повного завантаження сорбенту проводиться послідовне відмивання пилу (фіг.2) Для цього протягом 10 - 15хв подається струмінь води, яка разом із зрідженими частинками пилу після проходження через сорбент, зливається у резервуар для відстою від завислих (суспендованих) частинок цеоліту. Після відмивання від пилу через шар сорбенту пропускають гарячий розчин хлористого натрію (10%-ий) протягом 10хв. Після закінчення процесу регенерації промивають шар сорбенту 5-ти крат Твердість води (мг-екв/л) II - стадія 0,66 0,27 0,22 0,18 0,14 0,14 III - стадія 0,14 0,11 0,07 0,05 0,03 0,02 ною кількістю води (від загального об'єму завантаження сорбентом), після цього подають на сорбери технічну воду для усунення її твердості. Процедуру модифікації повторюють кожен раз після того, як сорбент перестає активно працювати (тобто недостатньо пом'якшує воду). Здійснення технологічного процесу пом'якшення водії запропонованим способом дає значну економію в порівнянні з відомими способами, зокрема в порівнянні зі способом-прототипом, завдяки заміні гостродефіцитного дорогостоячого синтетичного іоніту на природний сорбент модифікований цеоліт Сокирницького родовища Закарпатської області. Спрощується процес регенерації сорбенту, а значить скорочується тривалість процесу пом'якшення води, що має велике значення при пом'якшенні великих об'ємів води, тобто в промисловості. Пом'якшена запропонованим способом вода відповідає технічним вимогам Держстандарту - 0,02мг-екв/л. Винахід може бути використаний в хімічних лабораторіях, в промисловості, на очисних спорудах, на підприємствах, які потребують великої кількості чистої м'якої води, в харчовій промисловості, на водосхови ща х то що. 7 32859 ДП «Український інститут промислов ої в ласності» (Укрпатент) вул. Сім’ї Хохлов их, 15, м. Київ , 04119, Україна (044) 456 – 20 – 90 ТОВ “Міжнародний науков ий коміт ет” вул. Артема, 77, м. Київ , 04050, Україна (044) 216 – 32 – 71 8