ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Физические свойства ионообменных материалов из "Очистка воды для промышленных предприятий " Взрыхление слоя ионообменного материала. Во время взрыхления слоя ионообменного материала происходит увеличение его объема, причем фактическое расширение зависит от размера частиц материала, истинного объемного веса частиц, а также от температуры и интенсивности подачи воды. Это важно иметь в виду, так как при подборе размера ионообменного фильтра для размещения материала следует предусмотреть достаточный свободный объем над слоем смолы, допускающий такое расширение (водяная подушка). [c.104] Перепад давления. Этот перепад в пределах слоя ионообменного материала зависит от размера частиц материала, а также от температуры и скорости фильтрации воды. Падение давления зависит также от пористости слоя (особенно, если применяют нисходящий поток) и, естественно, от его толщины. Некоторые данные о перепаде давления в пределах слоя различных ионообменных материалов приведены на рис. 4.5. Кривые отражают связь между перепадом давления на единицу толщины слоя материала и скоростью фильтрации воды. [c.104] Гранулометрический состав. Выше уже отмечалось, что размер частиц ионообменного материала оказывает влияние как на расширение слоя при взрыхлении этого материала, так и на перепад давления. [c.104] Если реакция обмена протекает на поверхности частиц материалов или зависит от диффузии ионов внутрь частицы, то в обоих случаях скорость ионного обмена определяется размерами этих частиц. Хотя с увеличением размера частиц перепад давления снижается, одновременно происходит соответствующее уменьшение скорости процесса ионного обмена. Размер гранул большинства промышленных ионообменных материалов находится в пределах от 0,3 до 1 мм. Измерение размера частиц материала до и после некоторого периода эксплуатации характеризует степень его истирания. Обычно считают, что после эксплуатации размеры гранул колеблются в более узких пределах, причем количество мелких фракций возрастает так как ионообменные материалы при контакте с водой набухают, анализ гранулометрического состава целесообразно производить только путем влажного рассева. [c.104] В Процессе эксплуатации синтетические смолы попеременно набухают и сжимаются по мере их многократного истощения и регенерации. Набухание и сжатие являются факторами, вызывающими дробление, о котором говорилось в связи с размером частиц, а также чисто механическое взаимное трение частиц. Степень дробления может быть определена путем проведения быстрых и повторяющихся циклов истощения и регенерации смолы концентрированными растворами. [c.105] Меньшая цифра относится к Н-катиониту, большая — к другим формам материала. [c.108] Поперечные связи в материале составляют 10%. [c.108] Меньшая цифра относится к гидроксильной форме, большая — ко всем другим формам анионита. [c.108] Меньшая цифра относится к регенерации каустической содой, большая — к регенерации солью. [c.108] Очень большое число ионообменных материалов различных типов изготовляют в Англии, США, Франции, Голландии, ФРГ, ГДР и других странах. [c.109] Химические и физические свойства некоторых ионообменных материалов приведены в табл. 4.1. [c.109] Выше были приведены некоторые сведения о рабочем цикле и регенерации ионообменных материалов. Как отмечалось, полный рабочий цикл ионного обмена состоит из четырех стадий. [c.109] Взрыхление осуществляется путем кратковременной подачи воды снизу вверх через слой ионообменного материала. В результате происходит удаление всех взвешенных веществ, содержавшихся ранее в обработанной воде и отфильтрованных этим слоем, а также перераспределение зерен ионообменного материала, который в процессе истощения может уплотниться, что иногда сопровождается образованием каналов. После окончания процесса регенерации необходима отмывка для удаления отработанного и излишнего регенерационного раствора. [c.109] Хотя все процессы ионного обмена состоят из четырех упомянутых выше стадий, по своему характеру они могут значительно различаться между собой. В данном разделе рассматриваются следующие процессы, применяемые при обработке воды катионный обмен, обессоливание и обескремнивание, а также подще-лачивание (электродиализ излагается отдельно). [c.109] При катионном обмене исходную воду обычно фильтруют сверху вниз через слой катионообменного материала в виде На-катионита иногда при применении материала с большой плотностью применяют восходящее движение воды. Реакция с растворенными в воде ионами кальция и магния протекает в соответствии с уравнением (4.1). При истощении ионообменного материала жесткость обрабатываемой воды повышается. Когда остаточная жесткость обработанной воды достигнет заданной расчетной величины или когда через слой ионообменного материала будет пропущен определенный объем воды, процесс прекращают, и если вода двигалась сверху вниз, то производят взрыхление этого слоя, сбрасывая промывную воду в сток. Затем через установленный в верхней части фильтра распределитель вводят регенерирующий солевой раствор и пропускают его через слой катионита. Насыщенный солевой раствор-обычно приготовляют в отдельном сатураторе и подают в катионитовый фильтр с помощью водяного эжектора, который одновременно разбавляет этот раствор. Регенерация протекает в соответствии с уравнением (4.3) ионы кальция и магния замещаются в ионообменном материале ионами натрия. Вытекающую при регенерации жидкость, которая содержит соли хлористого кальция, магния и натрия, обычно не собирают, если только стоимость солевого раствора не слишком велика (как это может наблюдаться в отдельных районах). Тем не менее первые порции регенерационного раствора следует всегда выпускать в сток, так как они содержат большое количество кальция и магния. Последующие порции можно использовать для I стадии регенерации истощенного ионообменного материала, заканчивая этот процесс подачей свежего солевого раствора. [c.110] Как уже отмечалось, регенерация заканчивается отмывкой ионообменного материала при этом промывную воду обычно пропускают через слой сверху вниз до тех пор, пока анализ фильтрата не покажет, что вытекающий раствор имеет удовлетворительное качество. Показателем качества промывной воды, выходящей из установки, могут служить ее жесткость, электропроводность или содержание хлоридов можно исходить также из объема израсходованной воды, который по данным накопленного ранее опыта необходим для окончательной отмывки. После отмывки ионообменный материал снова становится пригодным для процесса умягчения. [c.110] Катионный обмен используют для умягчения воды, применяемой для подпитки паровых котлов, в циркуляционных системах водяного охлаждения и в других процессах. Такой обмен особенно целесообразен для умягчения вод с относительно низкой жесткостью (ниже 2 лгг-экв/л), когда известково-содовый способ умягчения не столь эффективен. [c.111] Если требуется откорректировать щелочность воды, то это может быть достигнуто при помощи параллельного Н-, Na-кз-тионирования или путем добавки в воду до или после умягчения расчетного количества серной или азотной кислоты. Так как неточность введения такой добавки после умягчения может привести к появлению кислой реакции воды, рекомендуется делать это до умягчения, поскольку любой избыток будет в дальнейшем нейтрализован в результате замены ионов водорода ионами натрия при прохождении воды через слой ионообменного материала. Если содержание бикарбоната превышает 1 мг-эквЦ, между точкой введения кислоты и ионообменной установкой следует установить дегазатор. [c.111] Известкование — N а-катионирование без подогрева. Этот процесс позволяет получать воду, пригодную для питания паровых котлов низкого и среднего давления, так как получаемая вода не содержит в значительном количестве накипеобразующие вещества (за исключением кремниевой кислоты). Частично умягченная вода может оказаться нестабильной, т. е. в ней не будет завершено осаждение карбоната кальция, и поэтому для предотвращения его дальнейшего выпадения в осадок может потребоваться химическая обработка воды перед ее подачей в катионообменную установку. Вода, частично умягченная в вихревом реакторе, получается стабильной и не требует химической обработки такого рода, но перед введением в установку с Na-кэ-тионитом ее следует пропустить через напорные песчаные фильтры. [c.112] Известкование — Nа-катионирование с подогревом. Процесс известкования — На-катионирования с подогревом позволяет получить воду с очень низкой остаточной жесткостью, пригодную для подпитки паровых котлов низкого, среднего и высокого давления. Как уже отмечалось, такой процесс осуществим при применении сульфированных полистирольных смол. При этом было установлено, что даже после длительного срока службы эти материалы не теряют своих эксплуатационных качеств. Однако рекомендуется, чтобы температура воды не превышала 120° С. [c.112] Вернуться к основной статье