Ионообменная колонна для очистки сточных вод от тяжелых цветных металлов и хрома

 

Использование: в ионообменных колоннах. Сущность изобретения: ионообменная колонна содержит корпус, разделенный внутри проницаемыми перегородками на отдельные секции. На каждую перегородку помещен слой углеродного войлока с установленным на нем графитовым цилиндрическим каркасом, заполненным углеродным войлоком. Каркас может быть выполнен гибким или жестким. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для извлечения тяжелых металлов и хрома из сточных вод.

Известна ионообменная колонна для очистки сточных вод, содержащая корпус, разделенный внутри проницаемыми перегородками на отдельные секции, заполненные ионообменной смолой.

К недостаткам данного устройства относятся невысокая степень очистки сточных вод от тяжелых цветных металлов и загрязнение смолы масленными пленками и шламами.

Целью изобретения является увеличение срока службы колонны за счет исключения возможности загрязнения смолы масляными пленками и шламами, а также повышение степени очистки сточных вод.

На фиг. 1 изображена ионообменная колонна; на фиг.2 жесткий графитовый каркас, обтянутый углеродным войлоком; на фиг.3 гибкий каркас; на фиг.4 ионообменные секции в рабочем состоянии.

Устройство состоит из корпуса 1, в нижней части которого установлена дренажная решетка 2. Корпус колонны разделен на секции равной высоты проницаемыми перегородками 3 (перегородки изготовлены из металлической сетки или углеродной ткани, например ткани марки ТГН-2М, ТУ 48-20-19-77 или ткани марки УТМ-8, ТУ 48-20-17-77), причем отношение общей высоты колонны к высоте каждого отсека составляет 2-10. На проницаемые перегородки 3 помещены слои углеродного войлока 4, например войлока марки НТМ-200, ТУ 16-538, 357-80 или войлока марки ВИНН-250, ТУ 16-538,014-76. Внутри каждой секции колонны на слой углеродного войлока 4, лежащей на перегородке, установлен графитовый цилиндрический каркас 5, высота которого равна внутренней высоте каждого отсека колонны. Отношение внешнего диаметра каркаса к внутреннему диаметру колонны лежит в пределах 0,21-0,83.

Графитовый каркас 5 собран из двух графитовых колец, нижнего 6 и верхнего 7, и двух графитовых планок 8 и скреплен графитовыми винтами 9. Снаружи графитовый каркас обтянут углеродным войлоком 10 марок НТМ-200 или ВИНН-250, причем углеродный войлок скреплен с графитовым каркасом графитовыми винтами 9.

Конструкция вертикального каркаса может быть выполнена гибкой. Гибкий каркас 11 сшит в виде цилиндра из куска углеродной ткани марок ТГН-2М или УТМ-8 (ТУ 48-20-19-77 и ТУ 48-20-17-77). Данный каркас сшит углеродными нитями марок ВМН-3 или ВМН-5 (ТУ 48-20-48-76). На гибкий каркас этими же нитями пришит углеродный войлок 10. В каждом отсеке 3 установлен каркас 5 с засыпанным анионитом 12 (например, марки АВ-17-6) и катионитом 13 (например, марки КУ-2).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Для работы использовались колонны из нержавеющей стали с внутренним диаметром 800 мм и высотой 1000 мм с закрепленной внутри дренажной решеткой. Колонна делилась по высоте на несколько равных секций проницаемыми перегородками из металлической сетки (из нержавеющей стали или титановой) или углеродной ткани (марки ТГН-2М ТУ 48-20-19-77 или марки УТМ-8, ТУ 48-20-17-17), на которые были помещены два слоя углеродного войлока (марки НТМ-200, ТУ 16-538, 357-80 или марки ВИНН-250, ТУ 16-538.014-76).

На каждую перегородку устанавливали цилиндрический вертикальный каркас. Размеры вертикального каркаса подбирались таким образом, чтобы отношение внешнего диаметра каркаса к внутреннему диаметру колонны лежало в пределах 0,20-0,84. Высота вертикального каркаса равнялась высоте секции. В случае, когда очистка сточных вод осуществлялась во всей колонне без разделения ее на секции, высота вертикального каркаса равнялась высоте колонны.

В каждую секцию с установленным в нем вертикальным каркасом 5 засыпали ионообменную смолу. Смолу размещали следующим образом. В половину секций, начиная с верхней части колонны, засыпали ионообменную смолу марки АВ-17-6, а в остальные секции катионообменную смолу марки КУ-2 (схема заполнения колонны была следующей: анионит-анионит-анионит, катионит-катионит-катионит), При очистке сточных вод во всей колонне без разделения ее на секции в колонну с установленным в ней вертикальным каркасом, начиная с ее нижней части, засыпали катионит КУ-2 высотой 500 мм, на этот катионит насыпали 500 мм анионита марки АВ-17-6. Катионит находился в Н⁺-ионной форме, а анионит в SO₄²-ионной форме. Очищаемые сточные воды пропускали через колонну в направлении сверху вниз. Скорость пропускания очищаемых сточных вод составляла 1-2 м/ч.

Пропускание сточных вод через колонну прекращали при превышении концентрации хотя бы одного из сорбируемых металлов в пробе выше ПДК. После этого проводили промывку колонны, пропуская снизу вверх дистиллированную воду.

Затем проводили регенерацию ионитов, пропуская растворы со скоростью 0,5-1,0 м/ч при подаче растворов снизу вверх. Катионит и анионит регенерируют путем пропускания децинормального раствора Н₂SO₄.

После регенерации и промывки смолы в колонне дистиллированной водой вновь проводят сорбцию. Ресурс устройства не снижается от цикла к циклу, 85-95% воды возвращается в производство.

Формула изобретения

1. ИОНООБМЕННАЯ КОЛОННА ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ХРОМА, содержащая корпус, разделенный внутри проницаемыми перегородками на отдельные секции, отличающаяся тем, что на каждую перегородку помещен слой углеродного войлока, на который установлен графитовый цилиндрический каркас, заполненный углеродным войлоком, при этом отношение общей высоты колонны к высоте каждой секции составляет 2 10, а отношение внешнего диаметра каркаса к внутреннему диаметру колонны 0,21 0,83.

2. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что проницаемая перегородка выполнена из металлической сетки.

3. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что проницаемая перегородка выполнена из углеродной ткани.

4. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что каркас выполнен жестким.

5. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что каркас выполнен гибким.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4