Спосіб підготовки води

1 Спосіб підготовки води, що включає обезсолення вихідної води на Н- і ОН-фільтрах, пом'якшення вихідної води на виснажених при обезсоленні Н-фільтрах, регенерацію ОН-фільтрів лугом, обробку відпрацьованих Н-фільтрів відпрацьованим регенераційним розчином ОН-фільтрів і їх регенерацію кислотою, який відрізняється тим, що як завантаження Н-фільтрів використовують Винахід відноситься до області обробки води, зокрема, до іонообмінної технології обезсолення, пом'якшення води з одночасним зниженням м лужності і може бути використаний в енергетиці для одержання високоякісної кондиційованої води, придатної для використання як теплоносій Відомий спосіб одержання глибоко пом'якшеної води /СНиП 2 04 02-84 Водоснабжение Наружные сети и сооружения Госстрой СССР -М Стройиздат, 1985-136 с/ [1] Згідно способу [1] вода обробляється послідовно в двох іонообмінних фільтрах Перший фільтр вміщує карбоксильний катюніт, що регенерується кислотою, а другий - вміщує сульфокатюніт, що регенерується розчином хлориду натрія Залишкова твердість обробленої води складає 0,01мг-екв/дм3, лужність - 0,7 1,5мг-екв/дм3, питомі витрати кислоти - 1екв/екв видаляємих катіонів тимчасової твердості, питомі витрати хлориду натрія - не менше ЮОг/екв видаляємих ІОНІВ постійної твердості, робоча ємкість карбоксильний катюніт і сульфокатюніт і обезсолення здійснюють послідовним пропусканням вихідної води через карбоксильний катюніт і сульфокатюніт, пом'якшення здійснюють послідовним або паралельним пропусканням води через карбоксильний катюніт і сульфокатюніт в дві стадії на першій стадії воду пропускають через катіон іти, виснажені при обезсоленні води, до проскакування ІОНІВ твердості через сульфокатюніт, а на другій стадії - продовжують пропускання води через ті ж катіон іти, додатково оброблені відпрацьованим регенераційним розчином ОН-фільтрів пропусканням останнього послідовно через карбоксильний катюніт і сульфокатюніт, а регенерації піддають Нфільтри, відпрацьовані при пом'якшенні, пропусканням кислоти послідовно через сульфокатюніт і карбоксильний катюніт 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що при регенерації Н-фільтрів кислотою карбоксильний катюніт попередньо обробляють відпрацьованим регенераційним розчином Н-фільтрів попередньої операції регенерації карбоксильного катіоніту - 500 - 600мг-екв/дм , робоча ємкість сульфокатюніту - не більше 1350мг-екв/дм3 Недоліками способу [1] являються високі питомі витрати реагентів, низька робоча ємкість карбоксильного катіоніту, великі скиди водорозчинних солей, низька продуктивність процесу Відомий спосіб одержання обезсоленої води / Прохорова А М , Алексеева Т В О перспективе применения отечественных карбоксильных катионитов при ступенчато-противоточном катионировании воды //Теплоэнергетика-1976-№ 9 -С 83 85 / [2] Згідно способу [2] обезсолення води здійснюється Н-ОН існуванням, причому на Н-фільтрах вода обробляється шляхом послідовного фільтрування через карбоксильний катюніт і сульфокатюніт Регенерацію катіонmв здійснюють близькою до стехіометрії (1екв/екв поглинутих катіонів) КІЛЬКІСТЮ кислоти Середня робоча ємкість карбоксильного и сульфокатюніту складає біля 600мг О ю 54471 екв/дм Спосіб афективний при значній ВІДНОСНІЙ лужності води, що підлягає Н-юнуванню стехіометричні витрати сірчаної кислоти на регенерацію катюнітів досягаються, якщо відношення лужності до суми аніонів кислот в ВИХІДНІЙ ВОДІ складає не менше 0,75 Недоліками способу [2] являються вузька область його ефективного використання і низька робоча ємкість катюнітів Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю і досягнутим результатом являється спосіб підготовки обезсоленої та пом'якшеної води 5 /А с № 1791392 А1 SU МКИ С 02 F 1/42 Способ бессточной подготовки воды // В В Ставицкий, М Н Кобзаренко - Опубл 30 01 93 Бюл № 4/ [3] Згідно відомому способу [3] вихідна вода піддається реагентному пом'якшенню для одержання води з відсутньою постійною твердістю з послідуючим обезсоленням на Н- і ОН-фільтрах Після виснаження при обезсоленні (при проскоку ІОНІВ натрію в фільтрат) Н-фільтри використовуються для одержання пом'якшеної води Для цього реагентно пом'якшену вихідну воду фільтрують через відпрацьовані при обезсоленні води Н-фільтри Пом'якшення води на Н-фільтрах закінчують при досягненні гранично допустимої твердості фільтрату, яка визначається вимогами користувача води, після чого фільтри регенерують ОН-фільтри регенерують лугом і нейтральну частину одержаного відпрацьованого регенераційного розчину разом з м'якими стоками попередньої операції регенерації Н-фільтра використовують для попередньої обробки останнього Н-фільтри регенерують у дві стадії шляхом попередньої обробки сумішшю м'яких стоків Н- і ОН- фільтрів, а потім стехіометричною КІЛЬКІСТЮ сірчаної кислоти Після першої стадії регенерації одержують тверді стоки, а після другої - м'які (ЩО МІСТЯТЬ СОЛІ натрія) стоки, котрі змішують з нейтральною частиною стічних вод ОН-фільтрів і використовують для попередньої обробки Н-фільтра в слідуючій операції його регенерації Згідно відомому способу [3] на Н- і ОН- фільтрах обробляють воду в якій відсутня постійна твердість (стільки тимчасова твердість), що дозволяє одержувати як обезсолену, так і пом'якшену воду з використанням одних і тих же Н-фільтрів при стехіометричних витратах сірчаної кислоти на регенерацію останніх В описі відомого способу [3] відсутні дані про якість обезсоленої води що одержується, лужність пом'якшеної води, робочу ємкість катюніта, а також про ефективність використання способу в разі обробки на Н- і ОН- фільтрах води з постійною твердістю Для визначення показників якості обезсоленої і пом'якшеної води, робочої ємкості катюніта нами була реалізована відома технологія підготовки води [3] Знайдено, що при обезсоленні і пом'якшенні вихідної води тільки з тимчасовою твердістю складу, мг-екв/дм3 твердість - 0,8, лужність - 0,8, аніони сильних кислот - 2, іони натрію 2 (таблиця, приклад 4) згідно відомому способу [3] вміст ІОНІВ натрію в обезсоленій воді складає 0,32мг-екв/дм3 Лужність пом'якшеної води дорівнювала 0,74мг-екв/дм3 Робоча ємкість катюніта складала 680мг-екв/дм3 (таблиця, приклад 4) Аналогічні результати одержані при ПІДГОТОВЦІ ЗГІДНО відомому способу [3] води як з тимчасовою, так і постійною твердістю вміст ІОНІВ натрію в 3 обезсоленій воді склав 0,32мг-екв/дм , лужність води зменшилась від 0,8 до 0,62мг-екв/дм , а ро3 боча ємкість катюніта склала 650мг-екв/дм (таблиця, приклад 6) У відомому способі [3] стехіометричні витрати сірчаної кислоти на регенерацію Н-фільтрів (1 екв/екв поглинутих ІОНІВ) досягаються шляхом регенерації катюніта сірчаною кислотою з натрієвої форми, в яку катіони переводиться шляхом попередньої обробки м'якими стоками Такий прийом, як відомо, дозволяє при стехіометричних витратах сірчаної кислоти десорбувати з катюніта не більше 3 700мг-екв/дм ІОНІВ натрію, що відповідає переводу катюніта в Н-форму на (700 / 1700)*100= 4 1 % /Г К Фейзиев Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессоливания воды - М Энергоатомиздат, 1988 (рис 5 1 а, -100с)/ [4] Такому значенню коефіцієнта ефективності регенерації відповідають концентрації ІОНІВ натрія в Нюнованій, і ВІДПОВІДНО, в обезсоленій воді що дорівнюють 1,4, 2,8, 5,6мг-екв/дм3 при вмісту аніонів сильних кислот у ВИХІДНІЙ воді ВІДПОВІДНО 2,5, 5 и 10мг-екв/дм3 [4, таблиця 5 2], що узгоджується з нашими даними про низьку якість обезсоленої за способом [3] води внаслідок високого вмісту ІОНІВ натрію Таким чином, недоліками відомого способу [3] являються низька якість обезсоленої і пом'якшеної води, що зумовлено значним вмістом ІОНІВ натрію в обезсоленій воді, близьким до лужності вихідної води значенням лужності пом'якшеної води, а також низька робоча ємкість катюніта З вищевикладеного витікає, що проблема покращення якості води, яка використовується як теплоносій, за рахунок зниження вмісту ІОНІВ натрію в обезсоленій воді, зниження значення лужності пом'якшеної води, збільшення робочої ємкості катюніта при стехіометричних витратах кислоти на регенерацію катюніта актуальна и важлива Дійсно, наприклад, вміст ІОНІВ натрію в обезсоленій воді, призначеній для підживлення котлів тиском 13,8МПа не повинен перевищувати 100мкг/дм3 (0,0043мг-екв/дм3) / Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей М Энергоатомиздат, 1989- 152с/ [5] Для котлів тиском 3,9МПа з барабанами, що мають заклепкове сполучення, відносна лужність пом'якшеної води не повинна перевищувати 20% [5, -149с] При одержанні пом'якшеної води згідно відомому способу відносна лужність складає 24 - 27% (таблиця, приклади 4,6) В основу винаходу покладена задача розробити такий спосіб підготовки води, який забезпечив би дякуючи використанню комплексу іонообмінних матеріалів і технологічних операцій досягнення технічного результату - підвищення якості обезсоленої води (за рахунок зменшення вмісту ІОНІВ натрію) і глибоко пом'якшеної води (за рахунок зниження значення її лужності), збільшення робочої ємкості катюніта при стехіометричних питомих витратах кислоти Для вирішення поставленого завдання пропонується спосіб підготовки води, що включає обез 54471 солення вихідної води на Н- і ОН- фільтрах, пом'якшення вихідної води на виснажених при обезсоленні Н-фільтрах, регенерацію ОН-фільтрів лугом, обробку відпрацьованих Н-фільтрів відпрацьованим регенераційним розчином ОН-фільтрів і їх регенерацію кислотою, в якому, згідно з винаходом, в якості загрузки Н-фільтрів використовують карбоксильний катюніт і сульфокатюніт і обезсолення здійснюють послідовним пропусканням вихідної води через карбоксильний катюніт і сульфокатюніт, пом'якшення здійснюють послідовним або паралельним пропусканням води через карбоксильний катюніт і сульфокатюніт в дві стадії на першій стадії воду пропускають через катіон іти, виснажені при обезсоленні води, до проскоку ІОНІВ твердості через сульфокатюніт, а на другій стадії продовжують пропускання води через ті ж катюніти, додатково оброблені відпрацьованим регенераційним розчином ОН-фільтрів пропусканням останнього послідовно через карбоксильний катюніт і сульфокатюніт, а регенерації піддають Нфільтри, відпрацьовані при пом'якшенні, пропусканням кислоти послідовно через сульфокатюніт і карбоксильний катюніт, при цьому при регенерації Н-фільтрів кислотою карбоксильний катюніт попередньо обробляють відпрацьованим регенераційним розчином Н-фільтрів попередньої операції регенерації Нами встановлено, що послідовне фільтрування води через карбоксильний, а потім сульфокатюніт на стадії обезсолення, пом'якшення води послідовним або паралельним пропусканням через карбоксильний і сульфокатюніт в дві стадії на першій стадії - через катіон іти, виснажені при обезсоленні води, до проскоку ІОНІВ твердості через сульфокатюніт, а на другій стадії - пропусканням води через ті ж катіон іти, додатково оброблені відпрацьованим регенераційним розчином ОНфільтрів пропусканням останнього послідовно через карбоксильний катюніт і сульфокатюніт, а також регенерація Н-фільтрів, відпрацьованих при пом'якшенні води, кислотою шляхом послідовного пропускання через сульфокатюніт и карбоксильний катюніт забезпечують одержання обезсоленої води з низьким (0,004мг-екв/дм3) вмістом ІОНІВ натрія, і глибоко пом'якшеної води (твердість 0,01мгекв/дм3) з низькою (0,34 - 0,4мг-екв/дм3) лужністю і ВІДПОВІДНІЙ нормативам [5] величиною відносної лужності пом'якшеної води (14 - 17%) при менших ніж стехіометричні витратах кислоти на регенерацію катіонmв (0,84 -0,96екв/екв), високій робочій ємкості катюнтв (1670 - 1800мг-екв/дм3) (таблиця, приклади 1,2,5) Додатковий позитивний ефект (підвищення робочої ємкості катюнтв в Н-фільтрі до 2320мгекв/дм3) в запропонованому способі досягається за рахунок використання кислих відпрацьованих регенераційних розчинів Н-фільтрів попередньої операції регенерації для попередньої обробки карбоксильного катюніта при регенерації Н-фільтра кислотою (таблиця, приклад 3) Одержаний результат являється несподіваним, так як відомо, що на відміну від сульфокатюніта карбоксильний ІОНІТ при обезсоленні води здатний поглинати тільки частину катіонів, зв'язаних з аніонами вуглекислоти, тоді як сульфо катюніт може поглинати всі катіони (зв'язані як з аніонами сильних кислот, так і вуглекислоти) [1,2] Виходячи з цього неможливо було очікувати, що використання поряд з сульфокатюнітом на стадії обезсолення води карбоксильного юніта може привести до зменшення вмісту ІОНІВ натрію в обезСОЛЄНІЙ ВОДІ Відомо, ЩО лужність води, обробленої відрегенерованим при стехіометричних витратах сірчаної кислоти карбоксильним катіонггом, складає 0,7 - 1,5мг-екв/дм , а и твердість - на 0,7 - 1,5мг3 екв/дм перевищує постійну твердість вихідної води [1] Робоча ємкість карбоксильного катюніта при стехіометричних витратах кислоти на регенерацію при пом'якшенні води складає 500 - 600мг3 екв/дм [1] При обезсоленні води шляхом послідовного и фільтрування через карбоксильний, а потім сульфокатюніт робоча ємкість катюнтв складає 508 - 615мг-екв/дм3 [2] Обробка карбоксильного катюніта лужним розчином приводить до зниження твердості обробленої води, але супроводжується підвищенням рН, і ВІДПОВІДНО, лужності пом'якшеної води //Патент №4083782 США МКИ С 02 В 1/76 Способ кондиционирования воды // R Kumn- Опубл 1104 78/ [6] Тому, за рахунок використання на стадії пом'якшення води поряд з сульфокатюнітом карбоксильного юніта при обробці катюнтв лужними СТІЧНИМИ водами ОНфільтрів, неможливо було очікувати зменшення величини лужності води, обробленої за запропонованим способом, у порівнянні з тим же показником для відомого способа [3] і підвищення робочої ємкості катюнтв (таблиця, приклади 1 - 6) Таким чином, одержання обезсоленої води з низьким вмістом ІОНІВ натрія и глибоко помякшеної води з низьким значенням лужності при підвищенні робочої ємкості катюніта при менших ніж стехіометричні питомих витратах кислоти за запропонованим способом не являється наслідком використання відомих прийомів, а гарантується всією сукупністю суттєвих ознак Таким чином, сукупність суттєвих ознак являється необхідною і достатньою для досягнення забезпечуваного винаходом технічного результату - підвищення якості обезсоленої води (за рахунок зменшення вмісту ІОНІВ натрію до 0,004мг-екв/дм3 3 (95мкг/дм )) і глибоко пом'якшеної води (за рахунок зниження значення м лужності до 0,34 - 0,4мгекв/дм3) при збільшенні робочої ємкості катюніта до 1670 - 2320мг-екв/дм3 при менших ніж стехіометричні питомих витратах кислоти (0,84 0,96екв/екв) на регенерацію катюнтв Реалізацію способу ілюструє схема на кресленні (фіг) Вихідну воду (в якості вихідної воді може використовуватись як вода тільки з тимчасовою твердістю (таблиця, приклади 1-3), так і вода з постійною твердістю (таблиця, приклад 5)) послідовно фільтрують через карбоксильний катюніт, сульфокатюніт і аніоніт, завантажені ВІДПОВІДНО у іонообмінні апарати 1,2,3 В результаті одержують обезсолену воду з вмістом ІОНІВ натрію на рівні потрібних показників (у прикладах конкретного виконання - не більше 0,004мг-екв/дм3, що еквівалентно 4мкг-екв/дм3) Після досягнення заданої гранично допустимої концентрації ІОНІВ натрію в 54471 обезсоленій воді апарат 3, завантажений аніонітом, відключають, а пропускання вихідної води через катюніти в апаратах 1 і 2 продовжують з метою одержання пом'якшеної води Пом'якшену воду одержують послідовним фільтрованням вихідної води через карбоксильний катюніт в апараті 1, а потім через сульфокатюніт в апараті 2 або шляхом розділення вихідної води на два потоки, один з яких (потік В) пропускають через карбоксильний катюніт, а другий (потік С) - через сульфокатюніт паралельно з послідуючим поєднанням і одержанням пом'якшеної води Після досягнення в пом'якшеній сульфокатюнітом воді гранично допустимої твердості, пропускання вихідної води через апарати 1,2 припиняють, а аніоніт в апараті 3 регенерують розчином лугу (пдроксида натрію) з метою десорбції аніонів Залишки лугу з анюніта відмивають обезсоленою водою В результаті одержують відпрацьований регенераційний розчин ОН-фільтра (потік А), який пропускають спочатку через карбоксильний катюніт, а потім через сульфокатюніт Після пропускання відпрацьованого регенераційного розчину ОН-фільтра катюніти відмивають водою Потім вихідну воду одним із зазначених вище способів продовжують пропускати через апарати 1,2, завантажені катюнітами, з метою одержання пом'якшеної води В результаті одержують пом'якшену воду з якістю на рівні потрібних показників (у прикладах 1-3,5 твердість - не більше 0,01мг-екв/дм3, лужність - 0,34 - 0,4мг-екв/дм3) Після досягнення в пом'якшеній воді величини гранично допустимої твердості катюніти регенерують розчином кислоти Для цього розчин кислоти пропускають спочатку через сульфокатюніт, а потім через карбоксильний катюніт (через апарат 2, а потім 1) Додаткове підвищення робочої ємкості катюнітів в Н-фільтрі при менших, ніж стехіометричні, витратах кислоти на їх регенерацію досягається за рахунок попередньої обробки карбоксильного катіоніта кислим відпрацьованим регенераційним розчином Н-фільтра попередньої операції регенерації (таблиця, приклад 3) Для цього через карбоксильний катюніт пропускають відпрацьований регенераційний розчин Н-фільтра попередньої операції регенерації (потік D), а потім катюніти регенерують кислотою в описаному вище порядку Кислий відпрацьований розчин збирають у ємкості 4 і використовують для попередньої обробки карбоксильного катюніта при слідуючій регенерації Нфільтра кислотою Після пропускання розчину кислоти катюніти в тій же ПОСЛІДОВНОСТІ відмивають обезсоленою водою Відрегенеровані ІОНІТИ використовують в слідуючому циклі обезсолення і пом'якшення води Твердість і лужність води визначають за загальноприйнятими методиками/ Справочник химикаэнергетика Под общей редакцией С М Гурвича М Энергия- 1972 т 1 -С 391-397/ -[7], а вміст юнів натрія - за допомогою пламеневого фотометра Приклади реалізації запропонованого способу Приклад 1 Вихідну воду складу, мг-екв/дм3 твердість 0,8, лужність - 0,8, аніони сильних кислот - 2, іони 8 натрію - 2 послідовно пропускають через три колонки (Н- і ОН-фільтри), відрегенеровані після попереднього цикла підготовки води Колонки містять перша (колонка 1) - 60см3 карбоксильного катюніта Lewatit CNP 80, друга (колонка 2) - 50см3 сульфокатюніта КУ 2-8, третя (колонка 3) - 47см3 анюніта АН-31 В обезсоленій воді вимірюють вміст ІОНІВ натрію При досягненні гранично допустимої величини концентрації ІОНІВ натрію (0,004мгекв/дм3, що еквівалентно 4мкг-екв/дм3) обезсолення води припиняють В результаті одержано 18,5дм3 обезсоленої води з вмістом ІОНІВ натрію 0,004мг-екв/дм3 (4мкг-екв/дм3) Через виснажені при обезсоленні води катюніти пропускають вихідну воду з метою одержання пом'якшеної води Для цього вихідну воду послідовно пропускають через колонку 1, а потім через колонку 2 В пом'якшеній воді контролюють величину твердості Пропускання води через колонки 1 і 2 припиняють при досягненні заданого гранично допустимого значення твердості фільтрата (0,01 мг-екв/дм3) Потім ОН-фільтр (колонку 3) регенерують розчиненими в 0,1дм3 обезсоленої води 75мг-екв пдроксида натрію (ГОСТ 4328-77) и відмивають 1дм3 обезсоленої води Загальні витрати обезсоленої води на регенерацію анюніта склали 1,1дм3 Одержують відпрацьований регенераційний розчин об'ємом 1,1дм3 (поток А) Через колонки 1 і 2 послідовно пропускають відпрацьований регенераційний розчин колонки З об'ємом 1,1дм3 (поток А) Потім КОЛОНКИ 1 І 2 В тому Ж порядку відмивають 1дм3 вихідної води Через оброблені відпрацьованим регенераційним розчином ОН-фільтра і ВІДМИТІ ВИХІДНОЮ ВО ДОЮ колонки 1 і 2 продовжують послідовно пропускати вихідну воду з метою одержання пом'якшеної води В пом'якшеній воді контролюють величину твердості Пропускання води через колонки 1 і 2 завершують при досягненні заданого гранично допустимого значення твердості фільтрата 3 (0,01 мг-екв/дм ) За фільтроцикл одержано 235дм3 пом'якшеної води з слідуючими показниками твердість - 0,01 мг-екв/дм3, лужність - 0,39мг-екв/дм Відносна лужність пом'якшеної води дорівнює [0,39/(0,39+2)] «100= 16% Н-фільтр регенерують шляхом пропускання розчину, який містить 187мг-екв сірчаної кислоти (ГОСТ 4207-77) спочатку через колонку 2 з сульфокатюнітом, а потім через колонку 1 з карбоксильним ІОНІТОМ Після пропускання розчину кислоти катюніти в тій же ПОСЛІДОВНОСТІ відмивають обезсоленою водою На приготування розчину сірчаної кислоти і відмивку катюнітів витрачено 1,6дм3 обезсоленої води Відрегенеровані Н- і ОНфільтри використовують для підготовки води в слідуючому циклі ідентично описаному прикладу В результаті за робочий цикл одержано (виключаючи витрати на регенерацію Н- і ОНфільтрів) обезсоленої води - 15,8дм3, пом'якшеної води - 235дм3, всього - 250,8дм3 Відношення об'єму виробленої води до об'єму ІОНІТІВ складає 250,87(0,05+0,060+0,047) = 1600 Витрати сірчаної кислоти на видалення 1екв ІОНІВ твердості складають 187/[(0,8-0 01) *250,8] =0,95, тобто менші за 54471 стехіометричні Робоча ємкість катюнітів по іонах твердості в Н-фільтрі дорівнює (0,8-0 01) «250,8 3 /(0,06 + 0,05) = 1800мг-екв/дм загрузки Н-фільтра (колонок 1 і 2) (таблиця, приклад 1) Ідентично описаному вище прикладу проведений слідуючий цикл підготовки води В результаті одержані слідуючі показники запропонованого 3 способу Одержано води, дм обезсоленої -15 9, 3 3 пом'якшеної - 236дм Всього - 251,9дм Відношення об'єму виробленої води до об'єму ІОНІТІВ складає 251,97(0,05+0,06+0,047) = 1600 Вміст 3 юнів натрію в обезсоленій воді - 0,004мг-екв/дм 3 (4мкг-екв/дм ) Показники якості пом'якшеної води 3 твердість - 0,01мг-екв/дм , лужність - 0,4мг3 екв/дм Відносна лужність пом'якшеної води дорівнює [0,4/(0,4+2)] «100 = 17% Витрати сірчаної кислоти на видалення 1екв ІОНІВ твердості склали 187/[(0,8-0 01) «251,9] = 0,94, тобто менші за стехіометричні Робоча ємкість катюнітів по іонах твердості в Н-фільтрі дорівнює (0,8-0,01) *251,9)/(0,06 + 0,05) = 1800мг-екв/дм3 Приклад 2 Обробку тієї ж вихідної води та ІОНІТІВ ЗДІЙСНЮЮТЬ ідентично прикладу 1 за винятком етапу одержання пом'якшеної води, де вихідну воду обробляють шляхом пропускання через карбоксильний і сул ьфо каті о HIT не послідовно, а паралельними потоками Для одержання пом'якшеної води вихідну воду поділяють на два потоки В і С Потік В пропускають через колонку 1 з карбоксильним катюнітом, а потік С - через колонку 2 з сульфокатюнітом паралельно після чого потоки В і С змішують і одержують пом'якшену воду В результаті за робочий цикл одержано (виключаючи витрати на регенерацію Н- і ОНфільтрів) обезсоленої води - 15,7дм3, пом'якшеної води - 230дм3, всього - 245,7дм3 Відношення об'єму виробленої води до об'єму ІОНІТІВ складає 245,77(0,05+0,060+0,047) = 1570 Вміст ІОНІВ натрію в обезсоленій воді дорівнює 4мкг-екв/дм3 Твердість пом'якшеної води дорівнює 0,01мг3 екв/дм Лужність пом'якшеної води дорівнює 0,38мг-екв/дм3 Відносна лужність пом'якшеної води дорівнює [0,387(0,38+2)] «100 = 16% Витрачено 187мг-екв сірчаної кислоти Витрати сірчаної кислоти на видалення 1екв ІОНІВ твердості складають 187/[(0,8-0 01) *245,7] = 0,96, тобто менші за стехіометричні Робоча ємкість катюнітів по іонах твердості в Н-фільтрі дорівнює (0,8-0 01) «245,7/(0,06 + 0,05) = 1770мг-екв/дм3 загрузки Нфільтра (колонок 1 і 2) (таблиця, приклад 2) Приклад З Обробку тієї ж вихідної води та ІОНІТІВ ЗДІЙСНЮЮТЬ ідентично прикладу 1 за винятком етапу регенерації відпрацьованих при пом'якшенні води катюнітів кислотою Після завершення одержання пом'якшеної води карбоксильний катіони у колонці 1 обробляють 1,6дм3 відпрацьованого регенераційного розчину попередньої регенерації Нфільтра, що містить 131мг-екв сірчаної кислоти Потім Н-фільтр регенерують шляхом пропускання розчину, який містить 233мг-екв сірчаної кислоти (ГОСТ 4207-77), спочатку через колонку 2 з сульфокатюнітом, а потім через колонку 1 з карбоксильним ІОНІТОМ Після пропускання розчину кислоти катіон іти в тій же ПОСЛІДОВНОСТІ відмивають обез 10 3 соленою водою В результаті одержують 1,6дм відпрацьованого розчину що містить 132мг-екв сірчаної кислоти, який використовують для обробки карбоксильного катіоніта в наступній операції регенерації Н-фільтра кислотою На приготування розчину сірчаної кислоти і відмивку катюнітів ви3 трачено 1,6дм обезсоленої води Отрегенеровані Н- і ОН-фільтри використовують для підготовки воді в наступному циклі ідентично описаному прикладу В результаті за робочий цикл одержано (виключаючи витрати на регенерацію Н- і ОН3 фільтрів) обезсоленої води - 15,5дм , пом'якшеної 3 3 води - 306дм , всього - 321,5дм Відношення об'єму виробленої води до об'єму ІОНІТІВ складає 321,57(0,05+0,060+0,047) = 2050 Вміст ІОНІВ на3 трію в обезсоленій воді дорівнює 4мкг-екв/дм Твердість пом'якшеної води дорівнює 0,01мгекв/дм3 Лужність пом'якшеної води дорівнює 0,34мг-екв/дм3 Відносна лужність пом'якшеної води дорівнює [0,34/(0,34+2)] «100 = 14% Витрачено 232мг-екв сірчаної кислоти Витрати сірчаної кислоти на видалення 1екв ІОНІВ твердості складають 232/[(0,8-0 01) «321,5] = 0,91, тобто менші за стехіометричні Робоча ємкість катюнітів по іонах твердості в Н-фільтрі дорівнює (0,8-0 01) * 321,5/(0,06 + 0,05) = 2320мг-екв/дм3 загрузки Нфільтра (колонок 1 і 2) (таблиця, приклад 3) При ПІДГОТОВЦІ тієї ж вихідної води згідно відомому способу [3] одержані слідуючі результати Одержано води, дм обезсоленої - 12,9, пом'якшеної - ЗО Всього - 42,9дм3 Відношення об'єму виробленої води до об'єму ІОНІТІВ складає 42,9/(0,05+0,03) = 535 Вміст ІОНІВ натрію в обезсоленій воді - 0,32мгекв/дм3 Показники якості пом'якшеної води твердість - 0,01мг-екв/дм3, лужність - 0,74мг-екв/дм3 Відносна лужність пом'якшеної води дорівнює [0,74/(0,74+2)] «100 = 27% Витрачено, мг-екв сірчаної кислоти - 35 Витрати сірчаної кислоти на видалення 1екв ІОНІВ твердості складають 35/[(0,8-0,01) *42,9] = 1,03 Робоча ємкість катюнітів по іонах твердості в Нфільтрі дорівнює (0,8-0,01 ) «42,9/0,05 = 680мгекв/дм3 (таблиця, приклад 4) З метою встановлення порівняльної ефективності використання запропонованого і відомого [3] способів для одержання обезсоленої і пом'якшеної води з вихідної води з постійною твердістю (складу, мг-екв/дм3 твердість - 1,8, лужність - 0,8, аніони сильних кислот - 2, іони натрію - 1) проведені досліди ідентичні описаним віще прикладам Результати наведені в таблиці (приклади 5 і 6) Переваги запропонованого способу у порівнянні з відомим [3] підтверджуються прикладами їх реалізації (таблиця, приклади 1-6) Використання запропонованого способа дозволяє покращити якість як знесоленої води, так і пом'якшеної води обезсоленої - за рахунок зменшення вмісту ІОНІВ натрію з 320 до 4мкг-екв/дм3 (у 80 разів), пом'якшеної - за рахунок зниження лужності від 0,62 0,74 до 0,34 - 0,4мг-екв/дм3 в результаті чого пом'якшена вода приводиться у ВІДПОВІДНІСТЬ З вимогами [5] до води, призначеної для використання як для підживлення тепломереж, так і парових котлів низького тиску При цьому досягається глибоке 11 54471 пом'якшення води (залишкова твердість 0,01 мг3 екв/дм ) і менші за стехіометричні витрати сірчаної кислоти (0,84 - 0,96екв/екв поглинутих ІОНІВ твердості) Необхідно відзначити, що застосування запропонованого способу забезпечує значне 12 підвищення робочої ємкості загрузки Нфільтра по іонах твердості від 650 - 680 до 1670 3 2320мг-екв/дм (у 2,6 -3,4 рази) Це приводить до підвищення сумарної виробки обезсоленої і пом'якшеної води одиницею об'єму ІОНІТІВ у 2,6 - 3,8 рази Таблиця Спосіб одержання обезсоленої і пом'якшеної води (№ приклада) Запропонований Запропонований [3] По прикладу 1 По прикладу 2 По прикладу 3 По прикладу 1 1 2 3 4 5 Вихідна вода 08 08 08 08 1 8 08 08 08 08 08 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 Характеристика Твердість, Mr-eKB/flM d Лужність, Mr-eKB/flM d Аніони СИЛЬНИХ КИСЛОТ, мг-екв/дп^ Натрій, Mr-eKB/flM d [3] 6 1 8 08 2 1 Об'єми, CMd 60 50 47 карбоксильного катюніта сульфокатюніта анюніта 60 50 47 60 50 47 50 ЗО ЗО 50 47 50 ЗО Обезсолена вода Об'єм, flMd Натрій, MKr-eKB/flMd Об'єм, flMd Твердість, Mr-eKB/flMd Лужність, Mr-eKB/flMd Відносна лужність ,% Робоча ємкість катюніта, мг-екв/р,м* Питомі витрата сірчаної кислоти на видалення з води 1екв ІОНІВ твердості, екв/екв Відношення об'єму виробленої води до об'єму ІОНІТІВ Кратність підвищення відношення об'єму виробленої води до об'єму ІОНІТІВ у запропонованому способі у порівнянні з 158 4 Пом'якшена 235 0 01 0 39 16 1800 157 4 вода 230 0 01 0 38 16 1770 155 4 129 320 165 4 128 320 306 0 01 0 34 14 2320 ЗО 0 01 0 74 27 680 59 0 01 0 40 17 1670 5 0 01 0 62 24 650 0 95 0 96 0 91 1 03 0 84 1 06 1600 1570 2050 535 590 227 ЗО 29 38 26 ВІДОМИМ Вихц на вода - - А [*• А С D •*--• Луг ~*\ А С I і Кислота Пом'якшена вода Обезсолена вода ФІГ. 13 54471 Підписано до друку 03 04 2003 р 14 Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24