СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ФИЛЬТРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2007 года по МПК G01N21/00 

Изобретение относится к химии, в частности к очистке воды на водоподготовительных установках, и может найти применение при определении загрязненности примесями железа механических фильтров или природными органическими соединениями анионитовых фильтров при очистке воды, в частности, в процессах осветления или ионного обмена.

Известен способ определения загрязненности механического фильтра соединениями металлов, при котором осуществляют периодические замеры, по крайней мере, одного параметра, характеризующего состав воды, в пробах воды, взятых на входе в фильтр и выходе их него, определяют разность значений этого параметра, по этой разности значений определяют количество примесей металлов ΔMe, находящихся в фильтре в конкретном замере, при этом общее количество примесей металлов Me, находящихся в фильтре, определяют по следующей зависимости:

Me=∑ΔMe·Q_n, а в качестве параметра, характеризующего состав воды, использовать изменение коэффициента пропускания Δk, значения которого определяют при λ=340÷450 нм, а содержание примесей металлов при конкретном замере определяют по следующей зависимости:

ΔМе=а·Δk,

где а - коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально, мг/%·дм³;

ΔMe - количество примесей металлов при конкретном замере, задержанных загрузкой механического фильтра, кг,т;

ΔMe=Ме_вх.-Ме_вых, кг/т;

Ме_вх. - содержание металла в воде на входе в механический фильтр, кг/т;

Me_вых. - содержание металла в воде на выходе из механического фильтра, кг/т;

Me - общее количество примесей металлов в фильтре за фильтроцикл, кг;

λ - длина волны, нм;

n - общее количество замеров;

Q_n - количество воды, пропущенной через механический фильтр в период между измерениями, т;

k_вх. - коэффициент пропускания на входе в механический фильтр, %;

k_вых. - коэффициент пропускания на выходе из механического фильтра;

Δk - изменение коэффициента пропускания: Δk=k_вых.-k_вх., % [1].

Описанный в [1] способ определения загрязненности механического фильтра соединениями металлов позволяет определить загрязненность механического фильтра по экспресс-методике при содержании железа во взвешенном, мелкодисперсном состоянии более 0,2 мг/дм³. Однако продукты коррозии железа содержатся в количестве от 0,2 до 0,02 мг/дм³, поэтому описанный в [1] способ определения загрязненности механического фильтра соединениями металлов может быть применим только на механических фильтрах при содержании железа на выходе 0,2 мг/дм³ и более, и не применим на фильтрах других видов, в частности на анионитовых для определения загрязненности последних природными органическими соединениями.

Изобретением решается задача создания способа определения загрязненности механического фильтра для очистки воды примесями железа либо анионитового фильтра - природными органическими соединениями, характеризующегося широкими функциональными возможностями при высокой достоверности результатов и минимальных затратах времени на реализацию.

Для решения поставленной задачи в способе определения загрязненности фильтра для очистки воды, при котором осуществляют периодические измерения коэффициента светопропускания k в пробах воды, взятых на входе в фильтр и на выходе из него, определяют количество примесей П, находящихся в фильтре, предложено согласно настоящему изобретению значения коэффициента светопропускания k определять при длине волны λ, равной 210÷254 нм, количество примесей ΔП определять на основании калибровочной зависимости коэффициента светопропускания от содержания примесей в водном растворе, при этом использовать калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания примесей железа в водном растворе или калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания общего органического углерода в водном растворе, а общее количество примесей П, находящихся в фильтре, определять по следующей зависимости: ,

где ΔП - количество примесей железа или природных органических соединений при конкретном измерении, задержанных загрузкой фильтра, кг/т;

ΔП=П_вх.-П_вых., кг/т;

П_вх. - содержание примесей железа или природных органических соединений в воде на входе в фильтр, кг/т;

П_вых. - содержание примесей железа или природных органических соединений в воде на выходе из фильтра, кг/т;

П - общее количество примесей железа или природных органических соединений в фильтре за фильтроцикл, кг;

n - общее количество измерений;

Q_n - количество воды, пропущенной через фильтр в период между измерениями, т.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 и 2, на которых представлены зависимости коэффициента светопропускания от содержания примесей при различной длине волны λ, в частности на фиг.1 представлена зависимость коэффициента светопропускания k от содержания примесей железа в водном растворе при длине волны λ, равной 210 нм, на фиг.2 представлена зависимость коэффициента светопропускания k от содержания общего органического углерода в водном растворе при длине волны λ, равной 254 нм.

Возможность определения примесей П (железа, природных органических соединений) подробно описана в соответствующей литературе, например, [2-4].

Средства и методы, с помощью которых возможно построение калибровочной зависимости, необходимой для осуществления изобретения, подробно описаны в [5].

Изобретение поясняется также результатами экспериментальных данных по определению загрязненности фильтра для очистки воды, сведенными в таблицы. В частности, в таблице 1 представлены данные экспериментов по определению загрязненности механического фильтра для очистки воды примесями железа, а в таблице 2 представлены данные экспериментов по определению загрязненности анионитового фильтра природными органическими соединениями.

Представленные в графе 5 таблицы 1 данные по содержанию примесей железа в водном растворе получены экспериментально на основе традиционного метода химического анализа, а данные, представленные в графе 11 этой таблицы, получены с использованием калибровочной зависимости, представленной на фиг.1 при длине волны λ, равной 210 нм. Измерены коэффициенты светопропускания на входе и выходе (графа 9), на основании калибровочной зависимости определено содержание железа, рассчитаны величины П и ΔП.

Сопоставление результатов расчетной загрязненности механического фильтра по содержанию примесей железа позволило сделать вывод о работоспособности заявляемого способа и целесообразности его применения при определении загрязненности механического фильтра примесями железа при их содержании от 0,28 до 0,07 мг/дм³.

Таблица 1
Экспериментальные данные по определению загрязненности механического фильтра соединениями железа№ пробыQ, тыс.т.Fe, мкг/дм³П, г/тВходВыходΔП, Г/тП, г/твходвыходΔП, г/тk (210)%Fe, мкг/дм³k (210)%Fe, мкг/дм³123456789101112МФ №1 260148112 7726486140124  10230120110110079238871261121120 152341341005007923887126112560 202621321306507726487126138690 252321251075357923887126112560 3025695161805782528998154770 352301101206008022488112112560 40228120108540802248712698490 45208109101505812108811298490Загрязненность (П) 5235Загрязненность (П) 5240МФ №11526021050250772648121054270 103041821226107529283182110550 152601301306507726087126134670 202641321326607726487126138690 252551221336657825287126126630 302651341316557726486140124620 352851361497457529286140152760Загрязненность (П) 4235Загрязненность (П) 4190МФ №12526020060300772648121054270 103041801246207529283182110550 152761521246207627887126152760 202641321326607726487126138690 252551261296457825287126126630 3026516699495772648416896480 352851381477357529286140152760Загрязненность (П) 4075Загрязненность (П) 4140Примечание: гр.6=гр.5·гр.2; гр.12=гр.11·гр.2.

В таблице 2 представлены результаты определения содержания органических соединений, основанные на полученных результатах значения коэффициента светопропускания k_c на входе и выходе этого фильтра, а на фиг.2 - калибровочная зависимость для определения содержания общего органического углерода по значению коэффициента светопропускания k_c при длине волны λ=254 нм.

Определение общего органического углерода, осуществляемое на специальных приборах, является довольно дорогим и трудоемким и не может быть использовано для определения содержания общего органического углерода с его содержанием меньше 1.

Таблица 2
Экспериментальные данные по определению загрязненности анионитового фильтра природными органическими соединениямиРасход воды, Q, tЭкспериментальные и расчетные данныевходвыходС (расч.), г (П)k(10),% С мг/л(П_вх)k, % С мг/л (П_вых)ОН-1-4 (АН-31, Vзагр.=14,13 м³)1770857900,4116823170866880,577004950876900,499686680876820,988238330866890,492409810876880,5814011330857900,41003212950866880,58910Загрязненность фильтра органическими примесями за 1 фильтроцикл744954335857860,6277445895876850,799847995857860,6111309655876820,91062411875866820,91132213715866820,99384Загрязненность фильтра органическими примесями за 2 фильтроцикл80188ОН-1-2 (МР-64, Vзагр.=13,06 м³)1460866900,481763380829900,4165125195857840,711434,56885866870,69126Итого за 3 фильтроцикл45248,5

Заявляемый способ определения загрязненности фильтра для очистки воды позволяет на примере определения загрязненности анионитового фильтра природными органическими соединениями относительно простыми приемами определить загрязненность указанного фильтра. Достаточно лишь иметь заранее построенную зависимость коэффициента светопропускания от содержания общего органического углерода. Реализация заявляемого способа особенно важна при разработке систем диагностики в эксплуатационных режимах этих фильтров, т.к. их эксплуатация сопряжена со значительным расходом воды на отмывание материала.

Заявляемый способ определения загрязненности фильтра для очистки воды: механического фильтра примесями железа, и анионитового фильтра природными органическими соединениями прошел экспериментальную проверку в АО "Свердловэнерго". Результаты проверки показали работоспособность способа, а также широкие возможности практической реализации благодаря его относительной простоте. Кроме того, этот способ может быть положен в основу как ручного, так и приборного контроля.

Литература

1. Патент РФ 2224578, МПК B 01 D 35/143, G 01 N 21/17, 2004 г.

2. А.Т.Пилипенко, И.В.Пятницкий. Аналитическая химия: Книга 1. М., Химия, 1990 г., с.321.

3. Ю.А.Золотев, Е.Н.Дорохова, В.И.Фадеева и др. Основы аналитической химии. Книга 2. Методы химического анализа. Учебник для вузов - 2-е изд., М., Высшая школа, 2002 г., с.276.

4. И.И.Грандберг. Органическая химия: Учебник для студентов вузов, обучающихся по агрономическим специальностям, 4-е изд., М., Дрофа, 2001 г., с.108.

5. «Водно-химические режимы и водоподготовка на ТЭС» // Научно-технический семинар. - М.: ОАО «ВТИ», 2004 г., с.5-17.

Изобретение относится к химии. В способе осуществляют периодические измерения коэффициента светопропускания в пробах воды, взятых на входе в фильтр и на выходе из него, при длине волны λ, равной 210-254 нм. Количество примесей определяют на основании калибровочной зависимости коэффициента светопропускания от содержания примесей в водном растворе. При этом используют калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания примесей железа в водном растворе или калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания общего органического углерода в водном растворе. Техническим результатом способа является повышение достоверности результатов и уменьшение затрат времени на реализацию. 2 ил.

Способ определения загрязненности фильтра для очистки воды, при котором осуществляют периодические измерения коэффициента светопропускания k в пробах воды, взятых на входе в фильтр и на выходе из него, определяют количество примесей П, находящихся в фильтре, отличающийся тем, что значения коэффициента светопропускания k определяют при длине волны λ, равной 210-254 нм, количество примесей ΔП определяют на основании калибровочной зависимости коэффициента светопропускания от содержания примесей в водном растворе, при этом используют калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания примесей железа в водном растворе или калибровочную зависимость коэффициента светопропускания от содержания общего органического углерода в водном растворе, а общее количество примесей П, находящихся в фильтре, определяют по следующей зависимости:

где ΔП - количество примесей железа или природных органических соединений при конкретном измерении, задержанных загрузкой фильтра, кг/т;

ΔП=П_вх.-П_вых., кг/т,

П_вх. - содержание примесей железа или природных органических соединений в воде на входе в фильтр, кг/т;

П_вых. - содержание примесей железа или природных органических соединений в воде на выходе из фильтра, кг/т;

П - общее количество примесей железа или природных органических соединений в фильтре за фильтроцикл, кг;

n - общее количество измерений;

Q_n - количество воды, пропущенной через фильтр в период между измерениями, т.