Спосіб пом’якшення води

Винахід стосується області обробки води, зокрема, технології одержання глибоко пом'якшеної води, яка може бути використана в теплоенергетиці для живлення парових та водогрійних котлів, а також в хімічній, харчовій та інших сферах промисловості. Широке використання для досягнення цієї мети знайшли реагентні методи, що дозволяють зменшити накипоутворюючу здатність вихідної води, як за рахунок зменшення її жорсткості, або ж жорсткості й лужності одночасно. Найпростішим та поширеним методом пом'якшення є одно- або двоступеневе натрій-катіонування на сульфокатіоніті, що дозволяє знизити жорсткість вихідної води до 0,01-0,10мг/екв/кг [СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1985,- с.109-111.] [1]. Отримана пом'якшена вода практично не має накипоутворюючої здатності. Проте при цьому її лужність, вміст органіки, похідних кремнієвої кислоти та солей заліза залишаються таким ж як і в вихідній воді. Недоліками відомого способу [1] являються: - різке збільшення накипоутворюючої здатності пом'якшеної води за рахунок надходжень до неї вод, які містять солі лужності; - необхідність 2-4-кратних, в порівнянні зі стехіометрією, надлишків реагента, потрібного для відновлення обмінної ємності виснаженого сульфокатіоніта, витраченого на регенерацію після продукування пом'якшеної води, що тягне за собою високі рівні стоків, забруднюючих оточуюче средовище; - необхідність наявності дорогоцінної йонообмінної смоли, яка має порівняно невелику обмінну ємність. Відомий також спосіб отримання пом'якшеної води зі зниженням її лужності /1.- с. 111-114./ [2]. Відповідно до способу [2] воду обробляють в йонообмінному фільтрі, завантаженому слабокислотним катіонітом (СКК), наприклад, карбоксильним катіонітом КБ-4, котрий регенерують розчином кислоти. Залишкова жорсткість обробленої води на 0,7-1,5мг-екв/кг перевищує постійну жорсткість вихідної води; лужність складає 0,7-1,5мг-екв/кг; питома витрата кислоти - 1екв/екв видалених катіонів жорсткості, а робоча ємність карбоксильного катіоніта - 500600г-екв/м 3. Недоліками способу [2] являються велика жорсткість та значна лужність отриманої води, низька робоча ємність карбоксильного катіоніта. Відомий також спосіб пом'якшення води, який грунтується на осадженні солей жорсткості вапном /1. 108-109./ [3]. Цей спосіб пом'якшення дозволяє одночасно знижувати як жорсткість, так і лужність вихідної води. При цьому залишкова жорсткість її на 0,6-0,8мг-екв/кг більша постійної жорсткості вихідной води, а лужність складає 0,9-1,3мгекв/кг. Слід відзначити, що спосіб [3] дозволяє на 30-60% зменшити вміст в ній органіки, похідних кремнієвої кислоти та солей заліза. Відпадає необхідність в використанні дорогоцінної йонообмінної смоли та усуваються стоки, які виникають в результаті її екслуатації. Основним недоліком відомого способу [3] являється те, що пом'якшенна вода із-за високої жорсткості та лужності характеризується великою швидкістю накипоутворення. Така вода непридатна для живлення парових котлів, а водогрійні котли можуть працювати на ній тільки при низьких температурних режимах. Відомий спосіб /А.с.№1791392 А1 SU МКИ 5 С 02 F 1/42 Спосіб безсточної підготовки води // В.В.Ставицький, М.Н.Кобзаренко - Опубл.30.01.93. Бюл. №4/ [4], який дозволяє отримувати пом'якшену воду на Н-катіонітових фільтрах знесолюючої установки, котрі вийшли на регенерацію після одержання знесоленої води. Це високоякісна пом'якшена вода, оскільки її жорсткість складає 0,00-0,10мг-екв/кг, а лужність не перевищує 1,2мг-екв/кг. Цей спосіб підготовки води [4] дозволяє практично повністю утилізувати мя'кі стоки знесолюючої установки. Проте цей метод пом'якшення води спрацьовує тільки в комплексі з технологією знесолювання та не дозволяє отримувати її автономно. Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю та результатом, що досягається є спосіб пом'якшення води на слабокислотному катіоніті /РФ, Патент №2163892 МПК 6С О2 В 1/76, Опубл. 10.03.2001г/ [5]. Згідно з відомомим способом [5] воду з тимчасовою та постійною жорсткістю обробляють на йонообмінному фільтрі, який містить слабокислотний катіоніт Lewatit CNP 80 у змішаній кислотно-сольовій формі, причому в сольовой формі знаходиться 15-65% обмінних групп катіоніта, із котрих 10-60% складають однозарядні катіони та 5-55% двозарядні. Цей спосіб спрямований на кондиціювання природної та вапнованої води за рахунок зниження її лужності при її одночасному глибокому пом'якшенні, зниженні затрат реагентів та досягненні високої обмінної ємності катіоніта. Це досягається за допомогою обробки вихідної води на слабокислотному катіоніті в змішаній кислотно-сольовій формі, причому в сольовій формі знаходиться 15-65% обмінних групп катіоніта, із яких 10-60% складають однозарядні катіони й 5-55% двозарядні. Як вихідну брали вапновану та природну воду. Відомий спосіб [5] дозволяє значно покращити якість кондиціонованої води внаслідок зменшення лужності при її глибокому пом'якшенні; лужність пом'якшеної вапнованої води не перевищує 0,35мг-екв/кг; а природної 0,6мг-екв/кг. Жорсткість цих вод не перевищує 5мкг-екв/кг та 100мкг-екв/кг відповідно. При цьому робоча ємність слабокислотного катіоніта Lewatit CNP 80 по йонам жорсткості складає 413-2782гекв/м 3 у випадку пом'якшення вапнованої води й 658-1739г-екв/м 3 при кондиціюванні природної води. Питома витрата кислоти при цьому складає 1,1-2,1екв/екв та 1,1-1,3екв/екв, відповідно; а лугу - 0,6-1,9екв/екв, та 0,53,3екв/екв, відповідно. Однак поставлене завдання досягається не повною мірою або ж досягається за рахунок погіршення інших те хнологічних характеристик, наприклад, збільшення витрат реагентів або зниження кількості пом'якшеної води необхідної якості. Відомо, що при збільшенні вмісту в катіоніті сольової форми з двозарядними йонами відбувається різке збільшення жорсткості кондиціонованої води або ж зменшується кількість пом'якшеної води потрібної якості. (Г.К.Фейзиев. Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессоливания воды. М.:Энергоатомиздат. - 1988. - с.40-45) [6]. Це підтверджується і даними авторів відомого способу [5] кондиціонування вапнованої води (рН 10,1; лужність 1,2мг-екв/кг; жорсткість 1,8мг-екв/кг; вміст аніонів сильних кислот 1,4мг-екв/кг) та природної води (рН7,1; лужність 4,0мг-екв/кг, жорсткість 4,8мг-екв/кг; вміст аніонів сильних кислот 2,4мг-екв/кг) на слабокислотному катіоніті. Найнижча обмінна ємність катіоніта (413г-екв/м 3) має місце при максимальному вмісті (55%) в ньому двозарядних катіонів. Це більш ніж в 7 раз нижче динамічної і більш ніж в 10 раз нижче повної обмінної ємності слабокислотного катіоніта. Підтверджується це і нашими даними кондиціонування за відомомим способом [5] вапнованої води (рН10,2; лужність 1,2мг-екв/кг; жорсткість 1,9мг-екв/кг; вміст аніонів сильних кислот 1,7мг-екв/кг), содовапнованої води (рН10,3; лужність 1,2мг-екв/кг жорсткість 0,6мг-екв/кг; вміст аніонів сильних кислот 1,7мг-екв/кг) та природної води (рН7,5; лужність 3,4мг-екв/кг, жорсткість 4,1мг-екв/кг; вміст аніонів сильних кислот 1,4мг-екв/кг), (приклади 8, 9, 17, 18, 23. таблиці 2 та приклад 10 таблиці 3). Із цих даних випливає, що наявність на слабокислотному катіоніті двозарядних катіонів приводить до різкого погіршення якості пом'якшеної води, отриманої за відомим способом [5], за рахунок різкого зростання жорсткості (приклади 8, 17, таблиці 2) або ж до зменшення її фільтроцикла у випадку забезпечення потрібної якості (приклади 9, 18, 23, таблиці 2 та приклад 10 таблиці 3). Крім того, в залежності від вихідної води, витрати реагентів на одержання пом'якшеної води потрібної якості за відомим способом [5] перевищують еквівалентні в 1,1-3,3 рази. Значним недоліком відомого способу [5] являється також неможливість, в залежності від якості вихідної води, отримувати пом'якшену воду заданої якості. Так відносна лужність води (відношення лужності води до суми лужності та вмісту аніонів сильних кислот), призначеної для живлення котлів під тиском 3,9МПа із заклепковими з'єднаннями, в залежності від виду палива, при жорсткості не більш 5 і 10мкг-екв/кг не може перевищувати 20%. (Техническая эксплуатация электрических станций и сетей. Правила. Киев 2003, табл.8.11, 8.12, с.330, 332) [7]. При пом'якшенні вапнованої або природної води, вказаних в відомому способі [5], гранично допустимі величини лужності пом'якшених вод повинні складати 0,35 й 0,6мг-екв/кг, відповідно. Однак в випадку застосування вапнованої води із сумою аніонів меншою ніж 1,4мг-зкв/'кг, або природної із сумою аніонів меншою ніж 2,4мг-экв/кг лужність пом'якшеної води повинна бути нижчою вказанних величин, що згідно з відомим способом [5] не досягається. Із вишенаведеного випливає, що спосіб [5] не дозволяє отримувати пом'якшену воду за одну стадію з низьким вмістом накипоутворюючих катіонів та аніонів, не забезпечує достатньо високу обмінну ємність катіоніта та низькі питоми витрати реагентів, а також не дозволяє достатньо знизити жорсткість або лужність води, або обидва показники одночасно й, отже, така вода не придатна для живлення як водогрійних так і парових котлів низького тиску. В основу винаходу поставлене завдання розробити такий спосіб поліпшення якості підготовки води, який забезпечив би за рахунок змінення кислотно-сольового балансу слабокислотного катіоніта та технології його обробки при високій робочій ємності катіоніта та низьких питомих витратах чисти х або наявних в відпрацьованних регенераційних растворах Н-, ОН-іонитних фільтрів реагентів (кислоти та лугу), о тримання за одну стадію високоякісної пом'якшеної води з низьким вмістом накипоутворюючих катіонів та аніонів і придатної за цими показниками для живлення як водогрійних так і парових котлів низького тиску. Для вирішення поставленого завдання пропонується спосіб пом'якшення води природних джерел, вапнованої та содовапнованої вод, що включає її обробку на йонообмінному фільтрі, завантаженому слабокислотним катіонітом, регенерацію та корекцію останнього чистими реагентами (кислотою та лугом) або реагентами, які містяться у відпрацьованих регенераційних розчинах, наприклад, Н-, ОН-фільтрів знесолюючої установки, в якому згідно з винаходом, регенерацію фільтра здійснюють протитоком до основного потоку пом'якшення води, а корекцію – прямотоком до нього, при цьому як розчин корекції використовують розчин, який містить одновалентний катіон в кількості 0,001-1 еквівалента постійної жорсткості води, що очи щується. Відмінними ознаками запропонованого технічного рішення пом'якшення води в порівнянні з відомим [5] є використання карбоксильного катіоніта, який містить одновалентний катіон в кількості, еквівалентній некарбонатній жорсткості води, що обробляється, а також технологія підготовки катіоніта та вироблення води на ньому. Так, використання слабокислотного катіоніта, який містить одновалентний катіон в кількості (0,001-1) еквівалента постійнної жорсткості води що оброблюється, котра пропускається через фільтр в напрямку переведення його в сольову форму та регенерованого в протилежному напрямку, стехіометричною кількістю реагента, забезпечило отримання за один фільтроцикл декілька видів глибоко пом'якшеної води, а саме, з нульовою лужністю та жорсткістю, еквівалентними некарбонатній жорсткості вихідної води (приклади 1, 2, 10,11, 3.2, 4.2, 12.2, 13.2, таблиці 2); з нульовой лужністю та жорсткістю, яка складає 40-42% некарбонатної жорсткості вихідної води (приклади 5.2, 14.2, таблиці 2); з нульовою жорсткістю та низькою лужністю, що дорівнює 0,15-0,36мгекв/кг, придатну для живлення парових котлів низького тиску (приклади 3.1, 4.1, 5.1, 12.1, 13.1, 14.1, 19.1, 20:1 таблиці 2); з низькою жорсткістю та лужністю всієї води, отриманої за фільтроцикл, придатну для живлення водогрійних котлів, оскільки й індекс карбонатний (Ік) знаходиться в межах 0,010-0,079(мг-екв/кг)2 (приклади 3.3, 4.3, 5.3, 12.3, 13.3, 14.3, 19.2, 20.2 таблиці 2), тоді, як відповідно до нормативів для цих котлів, працюючих в найбільш напруженному температурному режимі, він на порядок вище. /7, табл.8.14 с.339/ [7]. При цьому динамічна обмінна ємність слабокислотного катіоніта досягає, а то й перевищує його повну обмінну ємність, а питомі витрати реагентів не перевищують при цьому еквівалентні (приклади 3.3, 4.3, 5.3, 12.3, 13.3, 14.3, 19.1, 19.2, 20.2 таблиці 2). Мало того, практично за відсутності корекції слабокислотного катіоніта лугом (0,001), запропонований спосіб дозволяє отримувати високоякісну пом'якшену воду з Ік=0,00 (мг-екв/кг)2, придатну для підживлення водогрійних котлів (приклади 1, 2, 10, 11,19, 20 таблиця 2). Отриманий результат, як вважає заявник, є несподіваним, оскільки відповідно [2, стр. 111-113 ], за відсутності сольової форми з однозарядним катіоном в карбоксильному слабокислотному катіоніті (при "голодній" регенерації катіоніта тільки кислотою) глибоко пом'якшену воду отримувати неможливо, тому що в цьому випадку залишкова жорсткість фільтрату на 0,7-1,5мг-екв/кг перевищує некарбонатну жорсткість вихідної води, а лужність фільтрату при обмінній ємності всього 500-бООг-екв/м 3 також висока та складає 0,7-1,5мг-екв/кг. Виходячи із цього можна зробити висновок, що велика обмінна ємність катіоніта та висока ступінь пом'якшення води, що досягається в запропонованому способі забезпечує сукупність відмінних ознак, які полягають в отриманні збалансованого по Н- та однозарядним катіонам слабокислотного катіоніта в відповідній його обробці та отримання води на ньому. Відповідно до опису /Патент №4083782 США МКИ СО2В1/76 Способ кондиционирования воды // R-Kunin Опубл. 11.04.78/ [8] вміст в слабокислотному катіоніті сольової форми з однозарядним катіоном в межах 70-96% моль дозволяє отримати глибокопом'якшену воду, але призводить до отримання кондиціонованої води з високою лужністю. Рішення [5] дозволило за рахунок зниження на катіоніті сольової форми з однозарядним йоном до 10-60% моль та наявності на ньому до 55% моль сольової форми з двозарядними катіонами знизити лужність пом'якшеної води, однак призвело до погіршення якості або зменшення кількості пом'якшеної води потрібної якості (приклади 8, 9, 17, 18, 23 таблиці 2 та приклад 10 таблиці 3). Таким чином, відповідно до інформації, наведенної в [2, 5, 8], передбачається, що відсутність або вміст в катіоніті сольової форми з однозарядним катіоном, еквівалентний постійній жорсткості води, що оброблюється не дозволяє отримувати воду з нульовою лужністю або нульовою жорсткістю при високій обмінній ємності катіоніта та низьких питомих витрата х реагентів. Однак, дані за винаходом таблиці 1, 2, свідчать про те, що реалізація запропоновоного способу, в залежності від необхідності, дозволяє отримувати глибоко пом'якшену воду з н ульовою жорсткістю та низькою лужністю на рівні 0,14-0,33мг-екв/кг при обмінній ємності катіоніта 2983-4230г-екв/м 3 та еквівалентних витратах кислоти та лугу (приклади 5.1, 14.1, 19.1, 20.1 таблиці 2); з нульовою лужністю при обмінній ємності катіоніта 2992-3000г-еэкв/м 3, еквівалентних витратах кислоти та практично без корекції відрегенерованого катіоніта лугом (приклади 1, 2, 10, 11 таблиці 2), з індексом карбонатним 0,010-0,024(мг-екв/кг)2 всієї води, отриманої за фільтроцикл, при обмінній ємності катіоніта 4471-4993 г-екв/м 3 та еквівалентних витратах кислоти та лугу (приклади 5.3, 14.3, 19.2, 20.2 таблиці 2). Таким чином, отримання пом'якшеної води з низькою лужністю запропонованим способом, як ми вважаємо, не є наслідком використання відомих прийомів, а витікає із досвіду та передбачень з одного боку використання вмісту сольової форми з однозарядними катіонами в межах (0,001-1) еквівалента некарбонатної жорсткості пом'якшуваної води, а з другого боку те хнологією підготовки слабокислотного катіоніта та вироблення води на ньому. Із даних таблиці 1, приклади 6,7 видно, що максимальна обмінна ємність матеріалу по отриманню пом'якшеної води з нульовою жорсткістю досягається за умови пропускання вихідної води через фільтр в напрямі переведення його в сольову форму та регенерованого в протилежному напрямі, стехіометричною кількістю реагента. Порушення цього технологічного заходу призводить до зниження обмінної ємкості катіоніта на 15-40% (приклади 1-5,8 таблиця 1). Таким чином, сукупність суттєви х ознак заявляємого рішення забезпечує не тільки отримання значних об'ємів високоякісної пом'якшеної води різних видів при високій робочій ємності катіоніта, але й низькі питоми витрати реагентів, які складають по кислоті 1екв/екв та по лугу 0,001-1екв/екв. Спосіб реалізується наступним чином. Вихідну воду пропускають через йонообмінний фільтр завантажений слабокислотним катіонітом в змішаній кислотно-сольовой формі, причому вміст сольової форми з однозарядним катіоном складає 0,001-1,00екв. некарбонатної жорсткості вихідної води. Вихідною водою є природна, попередньо вапнована або содовапнована вода, яка пропускається через колонку в тому ж напрямі, що й корекція відрегенерованого катіоніта лугом (склад води наведений раніше). Отриманий фільтрат - кондиціоновану воду аналізують через кожні 1000см 3 на жорсткість, лужність, кислотність та рН. Швидкість пропускання води складає 20-40см 3хв. Після досягнення в пробі пом'якшеної води добутку даних жорсткості на лужність (Ік), рівному 0,5(мг-екв/кг)2, пропускання води припиняють та визначають в сумарному фільтраті значення вищеперелічених показників. Після цього катіоніт регенерують 0,5% розчином, який містить кількість кислоти, еквівалентну величині поглинутої жорсткості, зі швидкістю 5-10м/год, для чого використовують розчин чистої кислоти або відпрацьований регенераційний розчин Н-фільтрів, який містить кислоту. Відрегенерований кислотою катіоніт відмивають водою, витісняючи із міжзернового простору можливий надлишок кислоти та солі двозарядних катіонів, а потім в протилежному напрямі обробляють катіоніт розчином чистого лугу або відпрацьованим регенераційним розчином ОН-фільтрів, який містить, в залежності від необхідної якості пом'якшеної води, лугу в кількості відповідній 0,001-1,00екв. некарбонатної жорсткості води, що обробляється. Як лужний реагент можуть використовуватися розчини гідроксида, карбоната або бікарбоната лужного метала або аммонія, а також відпрацьовані регенераційні розчини ОН- йонітних фільтрів, які містять поряд з переліченими лужними реагентами солі лужного метала або аммонія з хлорид-, сульфат- та нітрат-іонами. Оброблений лужним реагентом катіоніт без відмивки водою використовують в наступному циклі пом'якшення води. Аналізуємі показники води визначають за загальноприйнятими методиками / Справочник химика-энергетика. Под общей редакцией С.М.Гурвича. М.: Энергия.- 1972. т.1.с.391-397./-[9]. Приклад реалізації запропонованого способа. Через склянну колонку з внутрішнім діаметром 16мм та довжиною 850мм, завантаженою 100см 3 слабокислотного катіоніта Puroiite С 105 в Н- формі, який має повну обмінну ємність 4200г-екв/м 3 та обробленого лугом в кількості, еквівалентній некарбонатній жорсткості води, що оброблюється, розміщену безпосередньо в хімцеху Київської ТЕЦ-5, пропускають природну або вапновану чи содовапновану воду раніше вказаного складу. Отриманий фільтрат - пом'якшену воду – аналізують через кожні 1000см 3 на жорсткість, лужність, кислотність та рН. Швидкість пропускання води складає 20-40см 3/хв. Процес пом'я кшення припиняють після появи слідів жорсткості в пробі пом'якшеної води, потім визначають сумарну кількість фільтрата, його жорсткість, лужність, кислотність та рН. Після цього катіоніт регенерують 0,5% розчином, який містить кількість кислоти, еквівалентну величині жорсткості, яка поглинулась, пропускаючи перші 70-75% розчину зі швидкістю 5-10м/год, а наступні 25-30% розчину кислоти зі швидкістю 1-3м/год, після чого відмивають катіоніт дистильованою водою зі швидкістю 5-10м/год до відсутності жорсткості в фільтраті; проводять корекцію відрегенерованого катіоніта IN лугом в кількості, еквівалентній некарбонатній жорсткості оброблюваної води, зі швидкістю 1-3м/год та піддають останню пом'якшенню. Етапи технології пом'якшення води повторюють так, як це вказано в таблиці 1. Із даних цієї таблиці видно, що оптимальні результати пом'якшення досягаються при пропусканні оброблюваної води в тому ж напрямі, в якому проводять коррекцію катіоніта лугом, а його регенерація здійснюється в протилежному напрямі (приклади 6,7). Порушення цього технологічного прийому призводить до зниження фільтроцикла, а відповідно й обмінної ємкості катіоніта на 15-40% (приклади 1-5, 8). Для визначення оптимальних та позамежних значень співвідношень на катіоніті кислотних й сольових форм, представлених однозарядним катіоном, були проведені досліди при різному ступені регенерації катіоніта кислотою (0,75-1,10екв/екв) та корекції його лугом (0,001-1,10екв/екв). При цьому вироблення пом'якшеної води проводили, пропускаючи її через катіоніт в тому ж напрямі, в якому виконувалась його корекція лугом, а регенерація виснаженого матеріала здійснювалась в протилежному напрямі. В результаті цих досліджень було встановлено, що оптимальні дані по якості та кількості пом'якшеної води досягались при використанні на регенерацію стехіометричної кількості кислоти та корекції відрегенерованого катіоніта лугом в кількості, еквівалентній некарбонатній жорсткості пом'якшуємої води (таблиця 2, приклади 5.1-5.3, 14.1-14.3, 19.1-19.2, 20.1-20.2). Вказані приклади показують, що при обробці на катіоніті природної, вапнованої або содовапнованої води, обмінна ємність його по пом'якшеній воді з нульовою жорсткістю та лужністю 0,14-0,33мг-екв/кг складає 2983-4230г-екв/м , а по воді з Ік 0,010-0,024(мг-екв/кг)2 4471-4993г-екв/м 3. При кількості кислоти нижче заявляємої межі погіршується якість пом'якшеної води та різко падає обмінна ємність катіоніта (таблиця 2, приклади 6, 15, 21). Збільшення кількості кислоти вище заявляємо! межі при позамежній кількості лугу на корекцію відрегенерованого катіоніта приводить до погіршення якості пом'якшеної води по лужності при незначному зниженні обмінної ємності фільтруючого матеріала та перевитрат реагентів (таблиця 2, приклади 7, 16, 22). Зниження в заявляємих межах кількості лугу на корекцію відрегенерованого катіоніта від оптимальної величини до 0,001 при пом'якшенні вод з некарбонатною жорсткістю призводить до зниження якості пом'якшеної води при зменшенні обмінної ємності катіоніта (таблиця 2, приклади 14, 10-13). Однак, обмінна ємність катіоніта перевищує при цьому його динамічну обмінну ємність, а по індексу карбонатному якість пом'якшеної води на порядок вище ніж за нормативними документами по відношенню до вод для підживлення водогрійних котлів. Для визначення можливості використання для регенерації слабокислотного катіоніта замість чистої кислоти відпрацьованних регенераційних розчинів Н-фільтрів, а для його корекції відпрацьованих регенераційних розчинів ОН-фільтрів, а також гідроксидів калія, літія або аммонія, карбоната натрія, бікарбоната натрія були проведені досліди, ідентичні описаному вище прикладу при використанні як вихідної тієї ж природної води, з тією лиш різницею, що контроль процесу пом'якшення здійснюється за кількістю кондиціонованої води з нульовою жорсткістю. Катіоніт відключали на регенерацію при появі слідів жорсткості в пробі фільтрата. Результати дослідження наведені в таблиці 3, приклади 1-9. Як витікає із наведенних прикладів, застосування для регенерації катіоніта кислоти відпрацьованих регенераційних розчинів Н-катіонітових, а для його корекції лугу ОН - аніонітових фільтрів замість товарних реагентів не позначається, а якщо й позначається, то незначно на якості кондиціонованої води, робочій ємності катіоніта та питомих витратах реагентів й дозволяє здешевити процес за рахунок використання відходів виробництва (приклади 7-9, таблици 3). Перевага запропонованого способу в порівнянні з відомим полягає в тому, що його використання дозволяє підвищити якість кондиціонованої води за рахунок зменшення жорсткості природної, вапнованої або содовапнованої води до нуля при лужності 0,14-0,33мг-екв/кг або лужності до нуля при жорсткості, яка рівна або набагато нижча некарбонатної жорсткості вихідної води або жорсткості й лужності одночасно, та одержання пом'якшеної води з Ік на порядок нижче нормативного. При цьому питома витрата кислоти згідно із заявляємим рішенням в 1,1-2,1 раза, а лугу в 3,3 раза нижче, а обмінна ємкість катіоніта в 2,5-3 раза вище, ніж у відомому способі. Заявляєме технічне рішення дозволяє застосовувати для регенерації катіоніта не тільки товарні (чисті) кислоти, але й забруднені солями розчини кислот, які являються відходами виробництва, зокрема, відпрацьовані регенераційні розчини Н-катіонітних фільтрів установок обезсолювання води. При цьому, утилізується тільки кислота, а солі, являючись похідними сильної кислоти, не взаємодіють з слабокислотним катіонітом, не забруднюють його й, відповідно, не впливають на якість кондиціонованої води, робочу ємність іоніта та питомі витрати кислоти (таблиця 3, приклади 7-9). Те ж саме можно сказати про корекцію відрегенерованого катіоніта лугом, який міститься в відпрацьованих регенераційних розчинах аніонітових фільтрів (таблиця 3, приклади 7-9). Із наведенних даних видно, що заявляєме технічне рішення в порівнянні з відомим [5] дозволяє збільшити асортимент одержаних глибокопом'якшених вод, значно покращує їх якість при збільшенні обмінної ємності катіоніта в декілька разів, зниження питомої витрати кислоти в залежності від вихідної води в 1,1-2,3 раза, а лугу в 3,3 раза, витрата якого при необхідності може бути зведена практично до нуля. Досягається цей ефект з одного боку за рахунок вмісту на катіоніті сольової форми з однозарядними катіонами в межах (0,001-1) еквівалента некарбонатної жорсткості пом'якшуємої води, а з другого боку за рахунок технології підготовки слабокислотного катіоніта й вироблення води на ньому. Таким чином, сукупність істотних ознак являється необхідною та достатньою для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результата - підвищення якості кондиціонованої води за рахунок зменшення її лужності або жорсткості, або одночасно обох показників при достягненні високої робочої ємності катіоніта й низьких питомих витрат чистих реагентів (кислоти та лугу), або ж які містяться в відходах виробництва, зокрема в відпрацьованих регенераційних розчинах Н- й ОН-іонітних фільтрів. Значне покращення за заявляємим рішенням якості пом'якшеної води при збільшенні в декілька разів, в порівнянні з традиційними методами, її кількості, дозволяє знизити не тільки навантаження й витрати на водопідготовку, але й істотно підвищити ефективність праці теплотехнічного устаткування за рахунок зниження швидкості накипоутворення та питомих витрат палива. Крім того заявляємо рішення, в порівнянні з відомим дозволяє підвищити ефективність водопідготовки, значно здешевивши технологію пом'якшення води та знизивши ступінь забруднення навколишнього середовища за рахунок зменшення викидів не тільки процесів пом'якшення, але й обезсолювання води при їх реалізації на одному й тому ж господарському об’єкті. Таблиця 1 Напрям пропускання розчину №п .п 1 2 3 4 5 6 7 8 Кислоти Лугу ¯ ­ ­ ­ ¯ ­ ¯ ¯ ¯ ­ ­ ¯ ­ ¯ ­ ¯ Вода, що пом'якшується Сира Вапнована Содовапнована Кількість Кількість Кількість Обмінна Обмінна Обмінна Вихідної пом'якшеної ємність пом'якшеної ємність пом'якшеної ємність води води води води СКК гСКК гСКК гдм 3/100см 3 дм 3/100см 3 дм 3/100см 3 3 3 евк/м евк/м евк/м 3 СКК СКК СКК 53 2173 119 2261 610 3660 ¯ 52 2132 117 2223 630 3780 ­ 47 1927 104 1976 – – ¯ 46 1886 99 1881 630 3780 ­ 75 3075 159 3021 710 4260 ­ 74 3034 157 2983 700 4200 ¯ 49 2009 101 1919 610 3660 ¯ 51 2091 115 2185 – – ­ Таблиця 2 Вода, що пом'якшується, та її характеристики № п.п Якість води, що пом'якшена мг-екв/кг (мг-екв/кг)2 ж Л 3,1 3,2 3,3 4,1 4,2 4,3 5,1 5,2 5,3 0,70 0,67 0,00 0,70 0,45 0,00 0,70 0,35 0,00 0,30 0,20 0,00 0,00 0,35 0,00 0,17 0,25 0,00 0,12 0,15 0,00 0,12 7,1 7,2 7,3 0,80 0,00 0,30 0,20 0,60 0,19 0,00 0,15 1,40 0,10 1,30 0,70 1 2 3 4 Природна Ж=4,1мг-екв/кг Л=3,4мг-екв/кг Сl- 5 +SO4-2мг-екв/кг 6 7 8 9 Кількість Обмінн Витрати Кількість води, що реагентів а двовалентн пом'якше ємність екв/екв их катіонів на індекс СКК гдм 3/100с евк/м 3 кислота лугу % карбонатний м 2 СКК За винаходом 0,00 88 2992 1,00 0,001 відсутні 0,00 87 2958 1,00 0,01 відсутні 0,00 33 1353 0,00 40 1360 1,00 0,50 відсутні 0,076 92 3358 0,00 54 2214 0,00 46 1564 1,00 0,75 відсутні 0,042 112 4200 0,00 74 3034 0,00 32 1216 1,00 1,00 відсутні 0,024 115 4485 Позамежні значення 0,48 59 1967 0,75 0,0005 відсутні 0,00 70 2993 0,00 33 1254 1,10 1,10 відсутні 0,03 114 4446 За відомий спосіб (5] 1,82 53 1431 1,00 0,00 55 0,07 15 600 1,00 1,00 50 Продовження таблиці 2 Вода, що пом'якшується, та її характеристики № п.п 10 11 Якість води, що пом'якшена мг-екв/кг (мг-екв/кг)2 індекс Ж Л карбонатни й 0,70 0,65 0,00 0,70 0,44 0,00 0,70 0,34 0,00 0,30 0,20 0,00 0,00 0,36 0,00 0,18 0,23 0,00 0,13 0,14 0,00 0,11 0,00 0,00 0,00 0,00 0,079 0,00 0,00 0,044 0,00 0,00 0,020 0,85 16,1 0,00 16 16,2 0,29 16,3 0,21 0,50 0,17 0,00 0,13 0,425 0,00 0,00 0,027 17 18 0,70 0,60 0,56 0,03 12,1 12 12,2 12,3 13,1 13 13,2 Вапнована 13,3 Ж=1,9мг-екв/кг 14,1 Л=1,2мг-екв/кг Cl -2 14 14,2 +SO4 =1,7мг14,3 екв/кг 15 0,80 0,05 Кількість Витрати води, що Обмінна реагентів екв/екв Кількість пом'якше ємність двовалентн на СКК rих катіонів дм 3/100с евк/м 3 кислота % лугу м 2 СКК За винаходом 250 3000 1,00 0,001 відсутні 239 2988 1,00 0,01 відсутні 73 1387 114 1368 1,00 0,50 відсутні 232 3387 117 2123 130 1560 1,00 0,75 відсутні 270 4212 157 2983 77 1232 1,00 1,00 відсутні 263 4471 Позамежні значення 198 1942 0,75 0,0005 відсутні 158 3002 75 1107 1,10 1,10 відсутні 262 4427 За відомий спосіб [5} 134 1474 1,00 0,00 40 40 740 1,00 1,00 45 Продовження таблиці 2 Вода, що пом'якшується, та її характеристики № п.п 19,1 19,2 20,1 СодовапнованаЖ 20 20,2 =0,6мг-екв/кг Л=1,2мг-екв/кг Сl21,1 +SO4-2=1,7мг21 21,2 екв/кг 22,1 22 22,2 19 23 Якість води, що Витрати пом'якшена Кількість Обмінн реагентів Кількість (мгводи, що а мг-екв/кг екв/екв двовалентн 2 екв/кг) пом'якшена ємність их катіонів дм 3/100см 2 СКК гіндекс % 3 СКК евк/м кислота Ж Л лугу карбонат ний За винаходом 0,00 0,32 0,00 700 4200 1,00 0,001 відсутні 0,017 0,66 0,0112 850 4956 0,00 0,33 0,00 705 4230 1,00 0,01 відсутні 0,0016 0,64 0,010 855 4993 Позамежні значення 0,00 0,50 0,00 505 3030 0,75 0,0005 відсутні 0,036 0,70 0,025 625 3525 0,00 0,55 0,00 695 4170 1,10 0,25 0,018 0,75 0,0135 853 4964 За відомий спосіб (5] 0,30 0,60 0,18 220 660 1,00 0,00 55 Таблиця 3 Вода, що пом'якшується, та № її характеристики п.п 1 2 3 4 Природна Ж=4,1МГ-ЭКВ/КГ Щ=3,4мг-єкв/кг Cl+SO4-2=1,4 МГЭКВ/КГ 5 6 7 8 9 10 Використaні реагенти Питомі витрати реагентів екв/екв кислоти Сірчана кислота, NaOH Сірчана кислота, КОН Сірчана кислота, МаНСО3 Сірчана кислота, NH4OH Сірчана кислота, Na2CO3 Сірчана кислота, LiOH реген. розчин -Н, -ОН фільтрів реген, розчин -Н, -ОН фільтрів реген. розчин -Н, -ОН фільтрів Сірчана кислота, NaOH лугу Кількість води, Обмінна що пом'якшена ємність СКК г3 2 дм /100см евк/м 3 СКК За винаходом 1,0 1,0 1,0 0,75 74 55 3034 2255 1,0 0,5 30 1230 1,0 1,0 72 2952 1,0 0,5 31 1271 1,0 0,75 52 2132 1,0 0,5 32 1312 1,0 0,75 53 2173 1,0 1,0 73 2993 23 413 За відомий способом [5] 1,5 1,1