ИОННЫЙ ОБМЕН для учебного пособия. Ионный обмен

• Название: Ионный обмен
• Дата: 04.03.2019
• Размер: 256.18 Kb.
• Имя файла: ИОННЫЙ ОБМЕН для учебного пособия.docx
• Тип: Документы; #69560
• страница: 5 из 7

Фильтры смешанного действия

Фильтры смешанного действия (ФСД) применяются при обессоливании и обескремнивании конденсатов, а также в качестве барьерных фильтров (III ступень) на установках обессоливания природной воды.

Загрузка фильтра состоит из смеси сильнокислотного катионита в Н-форме и сильноосновного анионита в ОН-форме. При пропуске через ФСД воды происходит глубокое обессоливание и обескремнивание воды, благодаря наличию в нем огромного числа ступеней Н- и ОН-ионирования. Наиболее подходящими для загрузки в ФСД являются катионит КУ-2 и анионит АВ-17.

Недостаток этой технологии заключается в необходимости разделения, раздельной регенерации и тщательного перемешивания катионита и анионита для восстановления сорбционной способности ионитов (внутренняя регенерация). Она производится следующим образом. В фильтре установлено три распределительных устройства: верхнее, среднее и нижнее. При разделении ионитов они располагаются следующим образом: анионит – в верхней части, катионит – в нижней. Регенерируются слои одновременно или по очереди, тогда через другой слой пропускается «запирающий» поток воды. После отмывки слоев перемешивание производится сжатым воздухом. Продолжительность этого процесса составляет 4 – 5 часов. Бывают фильтры с внешней регенерацией. Система выносной регенерации состоит из двух, иногда трех фильтров-регенераторов. При внешней регенерации иониты заменяются заранее отрегенерированной смесью катионита и анионита путем гидроперегрузки в течение 1 часа. Это увеличивает долю рабочего времени ФСД. Кроме того, упрощаются конструкции внутренних устройств и наружных коммуникаций на фронте фильтра. Применение внешней регенерации исключает возможность попадания регенерационных растворов кислоты или щелочи в фильтрат.

Двухступенчатое Na-катионирование.

Применяется для умягчения природных вод с малой карбонатной жесткостью. Применимость этой схемы ограничивается размером продувки по щелочам. В первой ступени удаляется основное количество ионов Са²⁺ и Mg²⁺. Оставшиеся ионы жесткости поглощаются в фильтре второй ступени. Используется слабокислотный катионит. Фильтр I ступени отключают на регенерацию в тот момент, когда жесткость фильтрата достигнет 50% жесткости исходной воды или Ж_о=0,1 мг-экв/дм³ , а II ступень отключают по жесткости Ж_о=0,02 – 0,01 мг-экв/дм³ или по времени, не допуская проскока жесткости. Недостаток данной схемы заключается в отсутствии удаления углекислоты, которая переходит в пар.



Схема 1. Двухступенчатое Na-катионирование.

Na-катионирование со снижением щелочности в декарбонизаторе.

Схема 2. Na-катионирование со снижением щелочности в декарбонизаторе.

В усовершенствованной схеме воду после Na-катионитного фильтра I ступени подкисляют. При введении кислоты происходит взаимодействие ионов Н⁺ с бикарбонат-ионами  с образованием свободной углекислоты. Для её удаления после I ступени устанавливают декарбонизатор. Аппарат заполняется насадкой в виде колец Рашига или деревянных досок для увеличения поверхности контакта.. Навстречу движению воды, стекающей в виде пленок и капель, подается воздух. Углекислота переходит в воздух за счет разности парциальных давлений углекислоты в воде и в воздухе путем десорбции. Расход воздуха принимается 20 м³ на 1 м³ воды. Остаточное содержание СО₂ находится в пределах 2 – 6 мг/кг

Все схемы Н-Na-катионирования предназначены не только для умягчения воды, но и снижения щелочности и солесодержания воды, а также для удаления образующейся углекислоты.

Параллельное Н-Na-катионирование.



Схема 3 Параллельное Н-Na-катионирование.

Исходную воду разделяют на два потока, каждый из которых пропускают через Н- или Na-катионитные фильтры.После фильтров щелочная Nа-катионированная и кислая Н-катионированная вода смешиваются, при этом происходит их частичная нейтрализация с образованием коррозионно-агрессивной углекислоты. Поэтому далее вода поступает в декарбонизатор, а затем на 2 ступень Na-катионирования, в которой происходит окончательное умягчение. По содержанию анионов и щелочности можно регулировать долю воды, направляемой в Na- или Н-катионитный фильтр.

Очищенная по этой схеме вода имеет остаточную жесткость 0,01 мг-экв/кг, щелочность – 0,3 – 0,4 мг-экв/кг. Схема применяется в тех случаях, когда вода после предочистки имеет Ж_к ≥ 0,5Ж_о и сумму анионов сильных кислот меньше 7 мг-экв/кг, а также когда необходимо получить умягченную воду с заданной остаточной щелочностью не выше 0,35 мг-экв/кг.

Основным преимуществом этой схемы является возможность получения воды с минимальной щелочностью, что очень важно в случае питания котлов высокого давления при больших добавках химически очищенной воды.

К недостаткам схемы относится уменьшение рабочей емкости Н-катионитных фильтров, загруженных сульфоуглем, при обработке вод с преобладающей некарбонатной жесткостью, а также снижение эффекта умягчения вод с высоким содержанием натриевых солей.