Способ автоматического контроля истощения ионообменного фильтра

 

О П И С А Н И Е ()7437Б

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.01.78 (21) 2569138, 23-26 (5! ) М.Кл.е В 01.1 1/09

С 02 С 5/08

Б 01 D 37/04 с присоединением заявки—

Государственный комитет (-3) 11рисрите <-—

СССР по делам изобретений и открытии (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллетень ¹ 24

1 (45) Дата опубликования описания 30.06.80

,53) УДК 66.012.1 (088.8) (72) Авторы втзобретен ия

Д . H. Смирнов, Н. Б. Манусова, А. Г. Попов и А. С. Дмитриев

Всесоюзный науччо-исследовательский институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ИСТОЩЕНИЯ ИОНООБМЕННОГО ФИЛЬТРА

Изобретение относится к области очистки сточных вод и водоподготовкн, оно может быть использовано в системах автоматизации установок ионообменной очистки.

Известен способ автоматического контроля истощения,ионообменных фильтров, основанный на сравнении электропроводности проб фильтрата, отбираемых на выходе фильтра и из его промежуточного слоя.

Недостатком известного способа является то, что контроль процесса ведется по косвенному параметру, который не дает селективной информации о содсржании в фильтрате отдельных ионов.

Это приводит иногда к преждевременному выключению фильтра на регенерацию, неполному использованию обменной емкости смолы по определяющему иону, например по катионам жесткости или сульфатиону.

Известен способ автоматического контроля истощения ионообменных фильтров (принятый за прототип) путем измерения концентрации одновалентных ионов, например натрия, в фильтрате. Измерение производят до проскока одновалентных ионов.

Недостаток известного способа — невысокая продолжительность рабочего цикла.

Это вызвано тем, что проскок ионов натрия на выходе Н-катпонитового фильтра до какой-либо концентрации не свидетельствует о полном истощении сорбента по натрию и о нача Ic проскока двухвалентных ионов — фильтр может работать еще довольно длительное время. Другой недостаток — низкая íадсжность определения этого момента цз-за возможного кратковременно"o превышения заданной концентрации натрия на выходе вследствие входны; колебаний.

Целью изобретения является увеличение продолжительности рабочего цикла фильтра.

Поставленная цель достигается тем, что непрерывное измсрснзте концентрации одновалснтных попов от ее максимального значения до заданного производят до проскока двухвалентпых ионов в фильтрате.

Для предотвращения ложных срабатываний и повышения надежности контроля. устанавливают временной интервал, равный 20 — 150 лии от момента превышения заданного значсния концентрации одновалснтных понов в фпльтрате, по истечении которого фиксируют достижения заданной конпентрацпп одновалентных ионов.

Способ осуществляют следующим образю

7 13711

1D

l5

55 бО

На фиг. 1 показана схема автоматического контроля ионообменного фильтра; на

1.иг. 2 — график временной зависимости

=одержания натрия и катионов жесткости.

На выходе фильтра 1 установлен промышлсгпlûé автоматический концентратоиер 2 для измерения концентрации одновалентных ионов, имеющий датчик 8. Конценгратомер 2 снабжен сигнализатором пре.-,сльных значений, установленным íà определенную величину концентрации, подбираемую экспериментальным путем. При срабатывании сигнализатора предельных значений запускается реле 4 времени. Реле устанавливается на заданный промежуток времени, по истечении которого оно подготавливает цепь сигнализатора истощения фильтра 5. Сигнал об истощении поступает в схему управления фильтрами после снижения концентрации контролируемого одновалентного иона до заданной величины. Если это снижение произойдет раньше срабатывания реле времени, последнее воззращатся в исходное положение, так как

=игпал был ложный, вызванный колебаниями исходной концентрации одновалентного

:юна.

Если поступающий в ионообменную колонху раствор содержит способные .к обмену ионы разных элементов, то в колонке происходит их хроматографическое разделе ние, так как различные ионы имеют неодинаковое сродство к иониту. Таким образом, цикл сорбции, например, Н-катионитового (OH-анионитового) фильтра можно разделить на два периода:

1. Поглощение всех катионов (анионов).

2, Возрастание концентрации натрия (хлора) в фильтрате до величины содержания в исходной воде, Затем содержание натрия (хлора) становится больше этого зна ения, так как двухвалентные ионы наряду с вытеснением ионов Н (ОН ) начинают вытеснять и ионы Na — (Cl ) . После этого содержание натрия (хлора) в фильтрате начнет уменьшаться, пока вновь не достигнет исходной величины. Этот момент соответствует началу проскока в фильтрат двухвалентных ионов, Время, в течение которого концентрация Ха+(С1 — ) в фильтрате превышает его исходную концентрацию, составляет несколько часов. На эту величину и удлиняется фильтрация по сравнению с прототипом. Заданное значение концентрации назначают несколько выше номинальной ис. одной (в зависимости от ее абсолютного значения для предотвращения ложных сигналов при кратковременных повышениях концентрации на входе). С этой же целью устанавливают минимальное время между переходами концентрации натрия (хлора) ерез заданное значение. Оно должно быть не меньше продолжительности пикоющих одновалентных ионов, на входе фильтра с учетом его усреднитсльной способности.

Пример. Проверка способа проводилась на промышленной крупномасштабной ионообменной установке с Н-катионитовыми,r ОН-анионитовыми фильтрами, предназначенной для очистки промывных вод гальванического производства. В качестве к",Tèîíîîáìåííèêà служила смола КУ-23.

Производительность установки в пределах

180 — 250 м /ч. Номинальная концентрация ..атрия в исходной воде — 35 мг/л.

На выходе фильтра установлсн промышленный автоматический концентратомер натрия потенцио ;етричсского типа, имеющий датчик с ионоселективным измерительным электродом, Концентратомер снабжен сигнализатором предельных значений, установленным на концентрацию 50 мг/л, при срабатывании которого запускается реле гремени. Через заданный промежуток времени — 130 мин, реле времени подготавливает цепь сигнализатора истощения фильтра, который представляет собой промежуточнос реле. Сигнал об истощении гоступает в схему управления фильтрации после снижения концентрации натрия до заданного значения. Если это снижение произойдет раньше срабатывания реле времени, последнее возвращается в исходное положние, так как сигнал был ложный, вызванный колебаниями исходной концентрации натрия.

На фиг 2 — кривые сг и b обозначают содержание натрия, с и d — соответственно содержание катионов жесткости в течение двух фильтроциклов.

Превышение концентрации 50 мг/л соответствует началу вытеснения натрия из сорбента двухвалентными ионами жесткости. При этом их концентрация в фильтрате почти не увеличивается. Процесс вытеснения сорбированного смолой натрия продолжается около 7 ч. И только при снижении его .концентрации до 50 мг/л (на

15 мгlл выше номинальной исходной) происходит резкое увеличение содержания в фильтрате катионов жесткости.

Превышение заданной концентрации натрия над его содержанием в исходной воде, так же как и заданный промежуток времени — 130 мин, обеспечили подавление помех, вызванных пиковыми выбросамн исходной концентрации натрия (например, через 12 ч от начала цикла на кривой 3) . При выборе заданного промежутка времени учитывалась усреднительная способность фильтра, приводящая к снижению амплитуды и частоты колебаний концентрации натрия в фильтрате.

Таким образом, в приведенном примере продолжительность фильтроцикла была повышена примерно на 10 ч, т. е. почти вдвое.

743711 ложенного способа контроля не было ни одного ложного срабатывания по причине входных колебаний концентрации натрия.

Исследования, проведенные на ОН-анионитовых фильтрах той же установки, показали полную применимость предлагаемого способа для автоматического контроля их истощения до проскока сульфат-.иона. Для непрерывного измерения концентрации ионов хлора в фильтрате следует применять освоенный отечественной промышленностью ионоселективный мембранный электрод.

Использование предлагаемого способа (по сравнению с известным) позволит получить следующие преимущества: увеличить продолжительность ip абочего цикла ионообменных фильтров, применяемых для удаления из растворов анионов и катионов с валентностью два,и выше, в

1,5 — 2 раза за счет контроля проскока двухвалентных ионов; значительно уменьшить вероятность выдачи ложного сигнала о5 истощении фильтра, вызванного колебаниями состава исходной воды, за счет установления временного интервала от момента проскока одновалентных ионов, по истечении которого фиксируют достижение заданной концентрации одновалентных ионов; сократить расход реагентов на регенерацию ионообменных фильтров и воды на собственные нужды на 25 — 30 /О за счет ув|;ëèMQHIIH фильтроцикла.

Формул а .изобр ет ения

1. Способ автоматического контроля истощения ионообменного фильтра путем измерения концентрации одновалентных ионов в фильтрате, отличающийся тем, что, с целью увеличения продолжительности рабочего цикла фильтра, непрерывное измерение концентрации одновалентных ионов от ее максимального значения до заданного производят до проскока двухвалентных ионов в фильтрате.

20 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля для предотвращения. ложных срабатываний, устанавливают временный янтервал, равный 20 — 150 мин. от момента

2Б превышения заданного значения концентрации одновалентных ионов в фильтрате, по истечении которого фиксируют достижение заданной концентрации одновалентных ионов.

743711 с

2о ."2 Гг т"иг 2

Составители A. Г вопов

Тсхрсд А. Камыгпникова

Кор!. сктор С. Файн

Рсдпкгоо Т. Пилипенко

Заказ ¹ 684/882 Из,. М 323 Тпрзгк 8!0 !од: t ai, е

КПО «Г1оиск» Государственного ко пгтетз СССР по делам изобретений и о.-крь. г: й! (3035, Москва, )I(-35, Ритгнск-"и наб... .. 4/5

Тпгк Харьк. фпл, п..>сд. «Паз ент;>