Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ КАТИОНИРОВАНИЕМ

Умягчение воды катионированием - фильтрование воды через гранулированный катеонит, представляющий собой полимерную нерастворимую в воде кислоту, способную вступать в ионный обмен с растворенными в воде солями кальция и магния, сорбируя их ионы из раствора и отдавая в раствор эквивалентное количество катионов, которыми катионит насыщается при регенерации. Умягчение воды катионированием осуществляется главным образом с применением Na-, H- и NHU- форм катионитов. Освоение технологии началось с использования в качестве катионитов неорганических ионообменных материалов — минеральных природных (глауконит) и синтетических алюмосиликатов — пермутитов. В дальнейшем для практических целей стали использовать также природные органических вещества: гумус, торф, уголь. В настоящее время в нашей стране применяют в основном сульфокатиониты (сульфоуголь, катиониты КУ-2-8, КУ-1 и КУ-23), а также карбоксильные катиониты, которые пригодны для умягчения воды с высоким содержанием солей (вплоть до морской). Сульфокатиониты содержат способные к обмену катионов активные сульфогруппы, карбоксильные катиониты — активные карбоксильные группы. Степень ионизации активных групп, обусловленная их химической природой, определяет возможный режим эксплуатации катионов. Сильноионизованные катиониты (сильнокислотные), например, сульфокатиониты, способны к обмену в годных растворах с широким интервалом значений рН. Слабоионизованные катиониты (слабокислотные), например, карбоксильные, могут обменивать ионы водорода на металл только в щелочных и лишь отчасти нейтральных растворах. Число активных ионогениых групп в единице массы (объема) катионита определяет его обменную емкость.
По окончании регенерации слой катионита промывают осветленной водой для удаления остатков продуктов регенерации, после чего начинают новый цикл умягчения. Na- катионирование по традиционной технологии производят на сульфоугле или катионите КУ-2-8 с регенерацией их раствором натриевой соли. Возможно применение карбоксильных катионитов, однако при этом требуется двухступенчатая регенерация — сначала раствором кислоты, затем едким натром. В процессе умягчения воды Na-катионированием содержание кальция и магния в воде может быть снижено до весьма малых значений. Общая щелочность при этом не изменяется, сухой остаток несколько возрастает в результате замещения в воде одного иона кальция, имеющего атомный вес 40,08, на два иона натрия (атомный вес 2 х 22,99 - 45,98). В традиционной технологии Na-катионирования для регенерации применяют техническую поваренную соль как наиболее дешевый и недефицитный продукт. Разработан также режим регенерации катионита сульфатом натрия. Возможно применение и других растворимых соединений натрия. При регенерации катионита раствором кислоты активные (способные к обмену) катионы катионита замещаются Н-ионами кислоты и катионит переводится в Н-форму. При фильтровании через такой катионит умягчаемой воды все катионы растворенных в воде солей (в том числе и катионы солей жесткости) будут сорбироваться (поглощаться) катеонитом; в воду будет переходить эквивалентное количество Н-ионов; растворенные в воде соли будут превращаться в соответствующие кислоты. Кислотность воды, прошедшей через Н-катионитовый фильтр, который загружен сильнокислотным катеонитом, будет равна сумме концентраций в исходной воде солей сильных кислот.
При регенерации Н-катионитовых фильтров кислотой в количестве, недостаточном для полного вытеснения из катионита других катионов, катионит в фильтре будет находиться в двух формах: в верхней части — в Н-форме, в нижней — в Са- и Mg-формах. При фильтровании через такой фильтр воды в верхней части фильтра все растворенные соли в результате обмена катионов на Н-ион будут превращаться в соответствующие кислоты. При этом угольная кислота будет распадаться с образованием СО и С02 и уходить из сферы реакции. В нижних слоях фильтра будет иметь место реакция обмена между Ca-Mg-катионитом и кислотой, в результате чего все некарбонатные соли будут оставаться в воде, а карбонатные — удаляться из нее.
Регенерация Н-катионитовых фильтров кислотой в количестве, недостаточном для полного удаления из катионита катионов жесткости, называется "голодной" регенерацией. Фильтр, работающий в режиме "голодной" регенерации, снижая щелочность воды до 0,4—0,5 мг-экв/л, не снижает некарбонатной жесткости воды.
В тех случаях, когда лимитируется только жесткость умягченной воды, наиболее дешевым способом ее умягчения является Na-катионирование. При высокой прочности (выше 3 мг-экв/л), магнезиальной жесткости воды или при высоком содержании в ней железа бывает целесообразно умягчать воду поверхностных источников известкованием с последующим Na-катионированием. В тех случаях, когда недопустимо присутствие в умягченной воде бикарбоната натрия, образующегося при Na-катионировании солей карбонатной жесткости (то есть когда лимитирована щелочность умягченной воды), применяют параллельно или последовательно H-Na-катионирование воды или умягчение воды известкованием с последующим Na-катионированием. Если в умягченной воде не допускается наличия карбонатов натрия или калия, но в ней допустимо присутствие ионов аммония, то вместо H-Na-катионированш воды можно применять NHU — Na-катионирование воды. В этом случае при регенерации раствором аммонийной соли его обменные катионы замещаются ионом аммония. Для умягчения воды серийно выпускают следующие ионообменные фильтры: вертикальные, цилиндрические, напорные аппараты насыпного типа, параллельноточные и противоточные.

Экспертиза

на главную