Способ глубокого ионообменного обессоливания воды

 

Изобретение относится к способам глубокого обессоливания воды по двухступенчатой схеме Н-ОН-ионирования и позволяет повысить обменную емкость Н- катионита и слабоосновного анионита в фильтрах I ступени, снизить расход кислоты и щелочи на регенерацию фильтров и уменьшить количество образующихся сточных вод. Способ осуществляют путем установки перед Н-катионированием и ОН-анионированием I ступени ступеней Na-катионирования и сульфат-анионирования соответственно При этом сульфат-анионит расположен в нижней зоне фильтра с Н-катионитом I ступени или в смеси с ним или автономной ступенью после него. Регенерацию Н- и ОН-фильтров I ступени осуществляют стехиометрическими расходами кислоты и щелочи, образующимися после регенерации Н- и ОН-фильтров II ступени. Регенерацию Na-катионита осуществляют раствором Na-солей после регенерации Н- и ОН-фильтров I ступени, а сульфат-анионита - раствором после регенерации Н-катионита I ступени серной кислотой. 3 з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 02 F 1/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ " (21) 4723148/26 (22) 21,07.89 (46) 07.10.91. Бюл. М 37 (71) Научно-производственное объединение

"Техэнергохимпром" (72) Д.Л.Майзлик (53) 628.543 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 812726,,кл. С 02 F 1/42, 1979. (54) СПОСОБ ГЛУБОКОГО ИОНООБМЕННОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ (57) Изобретение относится к способам глубокого обессоливания воды по двухступенчатой схеме Н вЂ” ОН-ионирования и позволяет повысить обменную емкость Нкатионита и слабоосновного анионита в фильтрах! ступени, снизить расход кислоты и щелочи на регенерацию фильтров и уменьИзобретение относится к водоподготовке при глубоком ионообменном обессоливании воды на двухступенчатых установках. Цель изобретения — повышение обменной емкости Н-катионита и слабоосновного анионита в фильтрах первой ступени обессоливания, снижение расходов кислоты и щелочи на регенерацию фильтров без ухудшения качества обессоленной воды.

Способ реализуют следующим образом.

Исходная вода, пройдя ступень Na-катионирование, обменивает ионы кальция и магния на ион натрия и поступает на первую ступень обессоливания — Н-катионитовый и сульфат-анионитовый фильтр, где происходит обмен ионов натрия на ион водорода и хлор-ионов на сульфат-ионы, и затем на ОНанионитовый фильтр, где происходит обмен сульфат-иона на гидроксильный ион. Образующаяся в процессе Н-катионирования в

„„SU ÄÄ 1682322 А1 шить количество образующихся сточных вод.. Способ осуществляют путем установки перед Н-катионированием и ОН-анионированием I ступени ступеней Na-катионирования и сульфат-анионирования соответственно; При этом сульфат-анионит расположен в нижней зоне фильтра с Н-катионитом I ступени или в смеси с ним или автономной ступенью после него. Регенера- цию Н- и ОН-фильтров I ступени осуществляют стехиометрическими расходами кислоты и щелочи, образующимися после регенерации Н- и ОН-фильтров II ступени, Регенерацию Na-катионита осу цествляют раствором Na-солей после регенерации Ни ОН-фильтров!ступени, а сульфат-анионита — раствором после регенерации Н-катионита I ступени серной кислотой. 3 з.п.ф-лы, результате разложения бикарбонатов углекислота удаляется в декарбонизаторе, После декарбонизации частично обессоленная вода подается на вторую ступень обессоливания — Н- катионитовый фильтр и ОН-анионитовый фильтр, "работающие" на глубокое поглощение ионов, в основном натрия и угле- и кремниевой кислоты.

Регенерацию группы катионитовых и анионитовых фильтров осуществляют ступенчато-противоточно, т.е. регенерационный раствор серной кислоты сначала поступает на Н-катионитовый фильтр второй ступени и потом на Н-катионитовый фильтр первой ступени. Регенерационный раствор едкого натра также последовательно проходит анионитовый фильтр второй ступени и анионитовый фильтр первой ступени. Регенерация сульфат-анионита в Нкатионитовом фильтре происходит

1682322 одновременно с регенерацией водород-кэтионита серной кислотой. Регенерация натрий-катионита в фильтре осуществляется натриевыми солями, образующимися при регенерации Н-катионитовых и энионитовых фильтров, Если перед водород-катионированием заменить находящиеся в исходной воде ионы кальция и магния на ион натрия, обменная емкость водород-кэтионита даже при регенерации его стехиометрическим расходом кислоты будет достаточно высокой, Для решения этой задачи предлагается исходную воду перед H-катионированием пропускать через Na-катионитовый фильтр.

Регенерация Na-катионитового фильтра осуществляется натриевыми солями, образующимися в процессе регенерации Н-катионита в фильтре первой ступени.

Для повышения обменной емкостислабоосновного анионита АН-31 по сульфат-ионам предлагается водород-катионированную воду перед ОН-энионированием пропускать через слой анионита в сульфатной форме и осуществлять при этом обмен образующейся при

Н-катионированной соляной кислоты (HCt на серную кислоту Н230ф Для этого в Н-катионитовый фильтр первой ступени в нижнюю зону загружается слой анионита крупной фракции. В зависимости от соотношения в исходной воде хлорид- и сульфатионов подбирается необходимый обьем .. сульфат-анионита. Сульфат-анионит также может быть смешан с водород-катионитом или представлять собой автономную ступень обмена, после водород-катионирования перед ОН-анионированием.

ТакиM 0бразом, Hа энионитовый фильтр первой ступени обессоливания поступает в основном слабый раствор серной кислоты.

При этом обменная емкость ОН-анионита будет достаточно высокой и при стехиометрическом расходе щелочи (на пример, едкого натра) на регенерацию, Регенерация водород-катионита и сульфат-анионита фильтра первой ступени осуществляется раствором серной кислоты, при этом ион водорода вытесняет поглощенный катионитом натоий (и незначительные "проскоки" после натрий-катионирования ионов кальция и магния), э SOq-ион вытесняет поглощенные анионитом хлорид-ионы, Образующиеся при регенерации растворы сульфаты и хлорид натрия направляются, как было указано, на регенерацию, натрийкатионита.

Обессоленная вода после первой ступени, пройдя стадию декарбонизэции (при необходимости), поступает последовательно на вторую ступень обессоливания воды, т.е, Н-катионитовый фильтр и OH-анионитовый фильтр второй ступени, загруженный сильноосновным анионитом, например АВ-17.

Так кэк при стехиометрическом расходе реагентов на регенерацию фильтров первой ступени обессоливания качество воды может быть несколько снижено, на регенерацию фильтров второй ступени обессоливания подается реэгент с 3 — 610 кратным избытком для глубокой регенерации и ступени очистки воды. Регенерация кэтионитовых и анионитовых фильтров первой и второй ступени происходит одг1овременно, т,е. регенерационные растворы

15 после второй ступени направляются на первую, на которой полностью поглощаются избытки кислоты и щелочи, и, соответственно, отсутствуют сбросы кислых и щелочных стоков.

20 Пример. Исходная вода, предварительно прошедшая очистку коагуляцией в осветителе и доочистку на мехэни:еских фильтрах, имеет следующий состав, мгэкв/кг: Са + M 2,5; Na 1,0; НСОз 1,0; Cf

25 1,5; SOp - 1,0.

Вода последовательно поступает на блок обессоливания, включающий фильтры: загруженный катионитом КУ-2, слой 2500 мм, натрий-катионитовый; водород-катио30 нитовый фильтр первой ступени, в нижней зоне которого загружен слой (400-500 мм) слабоосновного анионита AH-31 в форме

SO< .

Загрузка водород-катионитового фил ьт35 ра первой ступени катионитом КУ-2 на высоту 2000-2100 мм; декарбонизатор и водород-катионитовый фильтр второй ступени, загруженный катионитом КУ-2 с высотой слоя 1500 мм,.и анионитовый фильтр

40 второй ступени, загруженный высокооснов. ным анионитом АВ-17.

Регенерация фильтров принята ступенчато-противоточная, т.е. регенерационный раствор поступает на ионитные фильтры

45 второй ступени и далее на фильтры первой ступени. На анионитовые фильтры второй ступени поступает 8 — 12 -ный раствор

NaOH, который на выходе из фильтра смешивается с водой, доводится до концентра40 ции 0,5-1 и подается на анионитовый фильтр первой ступени, Расход 100 NaOH определяется из расчета суммарно поглощенных анионитов фильтрами первой и ВТоr" и ступени, при этом избыток NaOH после

55 анионитового фильтра второй ступени должен быть близким к стехиометрическому количеству, так как 40 г/г-экв снимаемых анионов, Так как анионитовый фильтр первой ступени будет поглощать, в основном, только

1682322

Составитель В.Вилинская

Техред ММоргентал

Редактор Н, Яцола

Корректор С. Черни

Заказ 3379 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Ыосква, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

2анионы S04, его обменная емкость даже при стехиометрическом расходе NaOH будет достаточно высокой и составит 600 — 800

r-экв/м, так кук обменная емкость АН-31 з по анионам 504 приблизительно в 1,5 раза 5 выше чем по С! — ионам.

На водород-катионитовый фильтр второй ступени, "заработанный" катионами Na, подается 5-10%-ный раствор H2S04, который на выходе иэ фильтра имеет концентра- 10 цию 2 — 5% и поступает на водород-катионитовый и S04-анионитовый фильтр первой ступени, в котором идет замена, поглощенных катионов Ма (катионитом) и хлор-ионов (анионитом), 15 соответственно Н-катионитом и S04-анионом. Образующиеся при регенерации этого фильтра натриевые соли (Na2S04 и NaCI) с концентрацией до 2% поступают на регенерацию натрий-катион итового >ил ьтра, вы- 20 тесняя катионы Са и М . Так как обменная емкость катионита КУ-" по ионам

Na a 1,5 — 2 раза выше, чем по ионам Са и

Mg, емкость кэтионита КУ-2 даже при сте2л хиометрическом режиме регенерации будет 25 достаточно высокой и составит 700-1000 гэкв/м . з

Так как на водород-катионитовый и анионитовый фильтры второй ступени подается расход реагентов поиблизи-:ельно с 3-крат- 30 ным избытком, качество обе соленной воды удовлетворяет предъявляемым требованиям, а именно содержание остаточного SiGg не более 0,2 мг/л.

Таким образом, предлагаемый способ 35 позволяет по сравнению с известным повысить в 1,5 — 2 раза испол ьзуемую емкость Нкатионита и слабоосновного анионита в фильтрах первой ступени обессоливания, э удельные расходы кислоты и щелочи на ре- 40 генерацию фильтров снизить до стехиометрических без ухудшения качества обессоливания воды после второй ступени обессоливания. Для регенерации Na-катионитового фильтра используются натриевые 45 соли, образующиеся при регенерации H-катионитового и энионитового фильтров, в количестве, достаточном для его регенерации.

Формула изобретения

1. Способ глубокого ионообменного обессоливания воды, включающий последовательное, блочное или параллельное Н-катионирование и ОН-анионирование первой ступени, декарбонизацию, Н-кэтионирование и ОН-анионирование второй ступени и противоточную регенерацию ионитов, о т л ич а ю шийся тер, что, с целью повышения обменной емкости Н-катионита и слабоосновного анионита в фильтрах первой ступени обессоливания, снижения расходов кислоты и щелочи на регенерацию фильтров беэ ухудшения качества обессоленной воды, перед

Н-катионированием первой ступени установлена ступень Na-катионирования, а перед

ОН-анионированием первой ступени — ступень сульфат-анионирования.

2, Способ по п.1, о т л и ч э ю шийся тем, что, ступень сульфат-анионирования расположена в нижней зоне фильтра с Н-катионитом или в смеси с катионитом или автономной ступенью после

H-катионирования первой ступени.

3. СпОсОб по п.1, О т л и ч д ю Щ и Й с я тем, что Н-катионитовый и ОН-анионитовый фильтры первой ступени регенерируют стехиометрическими расходами кислоты и щелочи, образующимися при регенерации

Н-кэтионитового и ОН-анионитового фильтров второй ступени обессоливэния.

4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что регенерацию фильтра ступени

Ма-катионирования Осуществляют раствором натриевых солей (сернокислого натрия и хлористого натрия), образующимися при регенерации Н-катионитовых и энионитовых фильтров первой ступени обессоливэния воды, а сульфат-анионит регенерируют сульфат-ионами, образующимися при регенерации Н-катионитового фильтра первой ступени раствором серной кислоты.