ИОНООБМЕННЫЙ ОПРЕСНИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК C02F1/42 B01D24/18 B01J47/04 

Изобретение относится к технологии переработки воды, в частности к технологии тонкой очистки воды от минеральных солей и конкретно представляет собой устройство для глубокого обессоливания воды с использованием метода ионного обмена, так называемый ионообменный опреснитель.

Предлагаемое устройство может найти применение везде, где требуется вода высокой степени очистки: в энергетике, микроэлектронике, фармацевтике, фотохимии, медицине для стерилизации инструмента, в любой химической лаборатории, где необходимо наличие дистиллированной воды.

Метод ионного обмена считается одним из наиболее экономичных и перспективных в технологии глубокого обессоливания воды.

Ионные опреснители содержат, как правило, несколько ступений очистки [1]
Так ионообменный опреснитель фирмы Illinois Water Treatment Co содержит несколько картриджей для получения воды высокой степени чистоты /проспект фирмы Illions Water Treatment Co. 4669 Shepherd Trali PO Box 560, Rochford, Illions 61105-0560 (США)/.

Известны также ионообменные опреснители, позволяющие осуществлять наиболее полное обессоливание воды в одну стадию, содержащие так называемые фильтры смешанного действия /ФСД/, которые содержат смесь ионитов: анионита в ОН^--форме и катионита в H⁺-форме. Соотношение ионитов, анионита и катионита, обычно составляет от 1:1 до 1,5:1,0. Такие фильтры обычно подлежат регенерации, причем смешанный слой перед регенерацией следует разделять на катионит и анионит. Регенерированные слои промывают, смешивают и вновь используют для обработки воды /Кульский Л. А. и др. Опреснение воды, Наукова думка, 1980. с.74-80/.

Задачей изобретения является усовершенствование конструкции, позволяющее повысить ресурс фильтра при сохранении качества очищаемой воды.

Поставленная задача решается тем, что предложен ионообменный опреснитель, содержащий корпус с крышкой и днищем, патрубки для подвода очищаемой и отвода очищенной воды, сорбционную загрузку гомогенную смесь сильноосновного анионита в ОН^--форме и сильнокислотного катионита в H⁺-форме, в котором сорбционная загрузка размещена слоями, разделенными перегородками таким образом, что соотношение d/h составляет от 0,3 до 3,0, где d- внутренний диаметр корпуса и h расстояние между перегородками.

Разделение смеси анионита и катионита на зоны с помощью перегородок позволило прежде всего предотвратить перемешивание слоев неотработанного и отработанного ионитов по ходу перемещения движущегося потока очищаемой жидкости. Этот эффект особенно существенен, когда после остановки устройство вновь включается в работу и начинается движение потока воды. Предложенное усовершенствование позволило резко повысить ресурс устройства при сохранении качества воды.

Перегородки выполняются таким образом, чтобы была возможной герметизация между ними и внутренней поверхностью корпуса, тем самым предотвращается проскок очищаемой воды вдоль боковой стенки корпуса.

Разделительные перегородки могут быть выполнены монолитными, либо сборными и, как правило, должны содержать следующие элементы: сетку для разделения слоев смеси ионитов и предотвращения проскока частиц ионитов с движущимся потоком и их смешения /размер ячеек сеток должен быть меньше размера гранул ионитов/; несущую конструкцию, например, в виде обода, на котором закреплена сетка; уплотнительный элемент для герметизации внешней стенки обода с внутренней поверхностью боковой стенки корпуса.

Количество перегородок, разделяющих сорбционную загрузку на слои, определяется соотношением d/h, где d внутренний диаметр корпуса, а h - высота между перегородками. Это соотношение лежит в пределах от 0,3 до 3,0.

На чертеже схематично изображен ионообменный опреснитель.

Он содержит корпус 1 с днищем 2 и крышкой 3, патрубками 4 и 5 для подвода очищаемой и отвода очищенной воды соответственно. Внутри корпуса 1 размещена сорбционная загрузка 6, состоящая из смеси анионита в ОН^--форме и катионита в H⁺-форме, взятых в соотношении 1,5:1,0. С помощью перегородок 7 сорбционная загрузка разделена на несколько слоев. Перегородки могут быть выполнены монолитными или сборными и содержат сетку 8, обод 9, на котором закреплена сетка 8, и уплотнительный элемент 10.

Устройство работает следующим образом: Ионообменный опреснитель подсоединяют к водопроводному крану через переходник и направляют через него воду. Подача воды может осуществляться либо снизу вверх, либо сверху вниз.

В таблице приведены данные по очистке воды с помощью предлагаемого устройства.

Как видно из данных таблицы, ресурс очищенной воды с удельной электропроводностью 1-2 μ /см значительно увеличивается в случае, когда сорбционная загрузка разделена на отдельные слои, и зависит от соотношения d/h, т.е. от количества перегородок.

Предлагаемый ионообменный опреснитель позволит получать высококачественную деионизованную воду, отвечающую всем требованиям, предъявляемым к дистиллированной воде, и даст возможность заменить традиционные дистилляторы.

Предлагаемый ионообменный опреснитель прост и удобен в обращении, надежен и безопасен в работе, не требует расхода электроэнергии. Он легко подключается к водопроводному крану.

Использование: глубокое обессоливание воды с использованием метода ионного обмена. Сущность изобретения: ионообменный опреснитель содержит корпус с днищем и крышкой, патрубки для подвода очищаемой и отвода очищенной воды, сорбционную загрузку смеси ионитов: анионита в ОН^- - форме и катионита в H⁺-форме. Смесь ионитов разделена с помощью перегородок 7 на отдельные слои. Расстояние между перегородками определяется соотношением d, h и составляет от 0,3 до 3,0, где d - внутренний диаметр корпуса, h - расстояние между перегородками. 1 табл. 1 ил.

Ионообменный опреснитель, содержащий корпус с крышкой и днищем, патрубки для подвода очищаемой и очищенной воды, сорбционную загрузку смесь анионита в OH^--форме и катионита в H⁺-форме, отличающийся тем, что смесь ионитов в корпусе размещена слоями, разделенными между собой перегородками так, что соотношение d/h 0,3 3,0, где d внутренний диаметр корпуса, h - расстояние между перегородками.