СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ Российский патент 2012 года по МПК C02F1/42 B01J47/10 C02F103/04 

Изобретение относится к области очистки воды, в частности к способу и устройству для деминерализации воды.

Обработка жидкостей путем так называемого способа с восходящим слоем известна, например, из заявки на патент Германии DE 2950875 А1. По этому способу осуществляют обработку жидкостей адсорбирующим средством в противотоке при подаче адсорбирующего средства в восходящий поток, при этом нижняя часть массы адсорбирующего средства находится в состоянии псевдоожиженного слоя и верхняя часть находится в состоянии неподвижного слоя; регенерацию загруженного адсорбирующего средства осуществляют в нисходящем потоке, затем его подают путем обратного впрыскивания в восходящий поток; зона фильтрации разделена, по меньшей мере, на две камеры проницаемой для жидкости перегородкой, эти камеры соединяются друг с другом трубопроводом, снабженным перекрывающим клапаном, допускающим транспорт адсорбирующего средства и обходящим проницаемую для жидкости перегородку; адсорбирующее средство распределено в камерах, и перед и/или во время отдельных фаз работы в каждой камере устанавливаются определенные уровни наполнения за счет перехода адсорбирующего средства из одной камеры по трубопроводу, обходящему проницаемую для жидкости перегородку, в другую камеру с помощью подвергаемой обработке жидкости, регенерирующего средства или обратно впрыскиваемой жидкости.

Во многих случаях является благоприятным использовать дополнительно к ионообменным смолам, применяемым как адсорбирующее средство, инертный материал. Таким образом, в значительной степени исключается опасность блокировки отверстий сопел.

Преимуществами способа с восходящим слоем согласно заявке на патент Германии DE 2950875 А1 по сравнению с обычно применяемыми способами являются более высокая эффективность регенерации, связанная со снижением расхода химических реагентов, снижение количества сточных вод, замкнутый цикл с обратным впрыскиванием, а также гибкость по отношению к подаче загрязняющих веществ в суспендированном виде и одновременная нечувствительность к колебаниям нагрузки. Однако такой способ с восходящим слоем требует более высоких экономических затрат и, кроме того, вызывает повышенные расходы на регулирование процесса.

Задачей предлагаемого изобретения было оптимизировать хорошо зарекомендовавший себя способ согласно заявке на патент Германии DE 2950875 А1 в отношении указанных недостатков. При этом оказалось, что получаются высокоэффективные установки для деминерализации, если в восходящем слое функционирует катионный фильтр и в прямотоке функционирует(ют) анионный(е) фильтр(ы) и при этом используемые ионообменные смолы имеют монодисперсное распределение частиц по размерам.

Таким образом, предметом предлагаемого изобретения является способ деминерализации воды с применением ионообменных фильтров, отличающийся тем, что используют комбинацию из катионного фильтра, содержащего монодисперсный сильнокислый катионит, работающего как многокамерный восходящий слой, а также, по меньшей мере, одного анионного фильтра, содержащего монодисперсный сильноосновный или слабоосновный анионит, работающего в прямотоке.

В предпочтительном варианте исполнения способа согласно предлагаемому изобретению многокамерный восходящий слой функционирует вместе с от 1 до 5, особенно предпочтительно с 2-3 фильтрами, работающими в прямотоке.

В другом предпочтительном варианте исполнения способа по изобретению используют ороситель-дегазатор, который вмонтирован между многокамерным восходящим слоем и прямоточным фильтром или прямоточными фильтрами.

В другом предпочтительном варианте исполнения к прямоточному фильтру или прямоточным фильтрам подключают фильтр из смешанных слоев.

Способ согласно предлагаемому изобретению в дальнейшем называется как комбинированный способ с восходящим слоем.

Согласно комбинированному способу с восходящим слоем по изобретению предлагается технология, подходящая для любого типа ионообмена и адсорбции с регенерацией многокамерного восходящего слоя фильтра в противотоке (восходящий поток-загрузка, отходящий поток-регенерация) на катионной ступени, а также с интеграцией комбинированного регенерирующего прямоточного фильтра на анионной ступени.

Регенерация отходящего потока, осуществляемая в восходящем слое фильтра, объединяет принципиальные преимущества регенерации в противотоке с особым преимуществом повышенной скорости обмена в зоне тонкой очистки, технологически самонаправляемого вытеснения регенерирующих химических реагентов вниз и самостоятельного выравнивания потока жидкости по сечению колонны. В общем, работа катионного фильтра по способу с восходящим слоем, независимо от фазы работы в данный момент, прежде всего не чувствительна к сбоям в работе или колебаниям нагрузки. Следующее преимущество состоит в том, что масса смола при ее недостатке в фильтре может самостоятельно впрыснуться обратно. И не требуется дополнительной внешней емкости для обратного впрыскивания. Для защиты отверстий сопел от загрязнений оборудована соответствующая фильтр-камера восходящего слоя фильтра в зависимости от диаметра фильтра с инертной массой около 100-200 мм по высоте слоя, предпочтительно Lewatit ® IN 42.

Комбинированный способ с восходящим слоем при использовании монодисперсного ионита отличается чрезвычайно высокой степенью использования реагентов для регенерации при одновременно повышенной полезной производительности. Кроме того, имеет место незначительная потребность в потребляемой воде и связанное с этим снижение количества сточных вод как наивысшая форма хозяйственной рентабельности в сочетании с высокой экологичностью.

Другие отличительные черты, такие как чрезвычайно высокая приспособляемость по отношению к колебаниям нагрузки и/или относительно высокая скорость ввода суспендированных загрязняющих веществ являются характерными признаками комбинированного способа с восходящим слоем.

Для способа с восходящим слоем согласно изобретению используются монодисперсные ионообменники. Оценкой монодисперсности ионообменника является отношение распределения объемных количеств 90%-го (⌀ (90)) и 10%-го (⌀ (10)). Значение 90% (⌀ (90)) относится к диаметру, который имеют 90% частиц. Соответствующим образом 10% частиц имеют диаметр (⌀ (10)). Монодисперсное распределение частиц по размерам в смысле предлагаемого изобретения означает ⌀ (90): ⌀ (10)<1,4, предпочтительно ⌀ (90): ⌀ (10)<1,25, особенно предпочтительно ⌀ (90): (⌀ (10)<1,15.

Получение монодисперсных макропористых ионообменников, в принципе, известно специалистам. Наряду с фракционированием гетеродисперсных ионообменников путем просеивания, отмечают, по существу, два способа прямого получения, а именно, распыление через сопло или инжекцию и способ введения затравки на предварительной ступени при получении монодисперсных гранулированных полимеров. В способе с введением затравки используется монодисперсная затравка, которая, со своей стороны, например, может быть получена путем просеивания или инжекции.

Монодисперсный гранулированный полимер, предварительная стадия ионообменника, может быть получен, например, таким образом, что в реакцию в водной суспензии вводят монодисперсные, при необходимости, капсулированные капли мономера, состоящие из моновинилароматического соединения, поливинилароматического соединения, а также инициатора или смеси инициаторов и, при необходимости, порообразователя. Для того чтобы получить макропористые гранулированные полимеры для изготовления макропористых ионообменников, обязательно требуется присутствие порообразователя. Перед полимеризацией, при необходимости, капсулированная капля мономера дополняется (мет)акриловым соединением и затем полимеризуется. В предпочтительной форме выполнения предлагаемого изобретения для синтеза монодисперсных гранулированных полимеров используют поэтому микрокапсулировнные капли мономера. Из известного уровня техники специалистам известны различные способы получения монодисперсных гранулированных полимеров как по принципу инжекции, так и по принципу введения затравки. В этом отношении следует указать на заявки на патент США US-A 4444961 и US-A 4419245, заявку на Европейский патент ЕР-А 0046535 и Международную заявку WO-93/12167.

Требуемое для комбинированного способа с восходящим слоем введение функциональных групп в гранулированные полимеры с образованием монодисперсных катионитов также хорошо известно специалистам из известного уровня техники.

В качестве катионитов для комбинированного способа с восходящим слоем используют монодисперсные, сильнокислые катиониты на основе сульфированных гранулированных сополимеров стирола и дивинилбензола. Монодисперсные, сильнокислые катиониты могут иметь гедеобразную или макропористую структуру. Понятия макропористый или гелеобразный подробно описываются в специальной литературе, например, в статье Seidl, Malinsky, Dusek, Heitz, в журнале Adv. Polymer Sci., т.5, стр.113-213 (1967 г.).

Для способа согласно предлагаемому изобретению подходящие гелеобразные сильнокислые катиониты имеют в общем случае общую емкость (ОЕ) от 1,6 до 2,5 моль/л, предпочтительно от 1,8 до 2,4 моль/л, особенно предпочтительно от 1,8 до 2,2 моль/л, измеренную в Н-форме.

Например, в предлагаемом комбинированном способе с восходящим слоем используют монодисперсные сильнокислые катиониты согласно заявке на Европейский патент ЕР-А 1256383.

В особенно предпочтительном варианте выполнения предлагаемого изобретения в восходящем слое используют монодисперсные сильнокислые катиониты с различной общей емкостью (ОЕ), при этом общая емкость монодисперсного сильнокислого катионита (измеренная в Н-форме), по меньшей мере, в одной камере выше, предпочтительно от 1,8 до 2,5 моль/л, особенно предпочтительно от 1,9 до 2,4 моль/л, чем общая емкость монодисперсного(ых), сильнокислого(ых) катионита(ов) в остальной(ых) камере(ах), ОЕ которых составляет от 1,6 до 2,5 моль/л, предпочтительно от 1,8 до 2,0 моль/л. Катионит с более высокой общей емкостью находится предпочтительно в верхней камере. За счет указанных приемов неожиданно получают очень низкую остаточную электропроводность деминерализованной воды при очень незначительных расходах химических реагентов.

В альтернативном варианте выполнения в восходящем слое, дополнительно к катиониту, используют монодисперсный сильноосновный анионит, который происходит от гранулированного сополимера стирола и дивинилбензола с введенными функциональными группами. Сильноосновные иониты могут быть также гелеобразными или макропористыми, при этом гелеобразные, сильноосновные аниониты предпочтительны. Подходящие гелеобразные, сильноосновные аниониты имеют в общем случае общую емкость (ОЕ) от 1,2 до 1,5 моль/л, предпочтительно от 1,2 до 1,4 моль/л, измеренную в форме хлорида. В дополнение к сильноосновным анионитам можно использовать также слабоосновные макропористые аниониты. Они в общем случае имеют общую емкость от 1,2 до 1,5 моль/л, предпочтительно 1,3-1,4 моль/л, измеренную в форме свободное основание/хлорид.

В рамках предлагаемого изобретения было обнаружено, что монодисперсные сильноосновные аниониты, которые получают по способу полимеризации с подачей затравки, с последующим введением функциональных групп посредством хлорметилирования и аминирования, являются особенно хорошо пригодными. Изготовление подобных анионитов описано, например, подробно в заявке на Европейский патент ЕР-А 1000660. Описанные там монодисперсные аниониты используются в предлагаемом комбинированном способе с восходящим слоем предпочтительно.

Предлагаемое изобретение в предпочтительном варианте выполнения относится к комбинированному способу с восходящим слоем для обработки жидкости в противотоке адсорбирующими средствами путем загрузки адсорбирующего средства в восходящий поток, при этом нижняя часть массы адсорбирующего средства находится в состоянии псевдоожиженного слоя и верхняя часть находится в состоянии неподвижного слоя, регенерации загруженного адсорбирующего средства в восходящем потоке и обратном впрыскивании его в восходящий поток, который отличается тем, что что зону фильтрации подразделяют, по меньшей мере, на 2, предпочтительно 2 или 3 камеры, которые разделяют проницаемой для жидкости перегородкой, эти камеры соединены трубопроводом, снабженным перекрывающим клапаном, допускающим транспортировку адсорбирующего средства и обходящим проницаемую для жидкости перегородку, при этом адсорбирующее средство распределено в камерах и перед и/или во время отдельных фаз работы в отдельных камерах устанавливаются определенные уровни наполнения за счет перехода адсорбирующего средства из одной камеры в другую через трубопровод, обходящий проницаемую для жидкости перегородку, с помощью подвергаемой обработке жидкости, регенерирующего средства или обратновпрыскиваемой жидкости.

Монодисперсное адсорбирующее средство направляют внутрь фильтра во время отдельных стадий работы через трубопровод, обходящий проницаемую для жидкости перегородку, в отдельные камеры или отводят из них в таком количестве, что во время загрузки камера, через которую обрабатываемая жидкость проходит в конце процесса, заполнена по объему на от 80 до 98%, в расчете на находящееся в камере адсорбирующее средство, а при регенерации эта камера, через которую обрабатываемая жидкость проходит в конце процесса, заполняется равномерно адсорбирующим средством до 80-100%, в расчете на объем адсорбирующего средства, находящегося в камере. Это означает, что на стадии регенерации от набухающего при регенерации ионообменника из камеры, через которую обрабатываемая жидкость проходит в конце процесса, объем адсорбирующего средства, соответствующий увеличению его объема, переходит в камеру, расположенную перед указанной камерой. При обратном впрыскивании из камеры, в которую производится впрыскивание, в соседнюю камеру переходит такое количество адсорбирующего средства, что пространство для обратного впрыскивания в камере для обратного впрыскивания составляет от 30 до 100 об.%, предпочтительно от 40 до 50 об.%, в расчете на объем адсорбирующего средства, находящегося в камере для обратного впрыскивания.

Для транспортировки адсорбирующего средства из одной камеры в другую камеру используют соответствующие жидкости: при регенерации - регенерирующее средство и при обратном впрыскивании - обратно выпрыскиваемую жидкость.

Количество адсорбирующего средства для заполнения адсорбционного фильтра дозируют предпочтительно таким образом, чтобы объем адсорбирующего средства составлял от 55 до 85 об.%, предпочтительно от 60 до 80 об.% объема фильтра.

Под проницаемой для жидкости перегородкой в рамках фильтра согласно предлагаемому изобретению следует понимать известные в технике ионообменных фильтров пластины, снабженные отверстиями (соплами), которые являются проницаемыми для жидкости, но не проницаемыми для адсорбирующего средства.

Сам восходящий слой в комбинированном способе с восходящим слоем согласно изобретению отличается тем, что он представляет собой адсорбционный фильтр, разделенный проницаемыми для жидкости перегородками на, по меньшей мере, 2, предпочтительно на 2 или 3 отдельные камеры, расположенные друг над другом, которые соединены друг с другом трубопроводом, обеспечивающим проход адсорбирующего средства, обходящим проницаемую для жидкости перегородку и снабженным запирающим органом.

Отношение объемов камер восходящего слоя составляет при разделении фильтра на две камеры 0,5-1,5:1, предпочтительно 1:1, при разделении на 3 камеры 0,5-1,5:0,5-1,5:1, предпочтительно 1:1:1.

Трубопровод, обходящий проницаемую для жидкости перегородку, монтируется предпочтительно в верхней четверти нижней и нижней четверти верхней камеры, предпочтительно в верхней пятой части нижней и нижней пятой части верхней камеры.

Для достижения равномерной транспортировки адсорбирующего средства через трубопровод, обходящий проницаемую для жидкости перегородку, оказывается выгодным, чтобы свободное поперечное сечение отверстий проницаемой для жидкости перегородки составляло от 50 до 300 см²/м², предпочтительно 100 до 200 см²/м² поверхности перегородки.

Способ согласно предлагаемому изобретению может быть выполнен, например, следующим образом.

На стадии загрузки открывают трубопровод, ведущий в камеру, через которую обрабатываемая жидкость проходит в конце процесса. Через подводящую трубу, соответственно усадке ионообменника, из камеры, находящейся внизу, постоянно подают адсорбирующее средство и таким образом достигается оптимальная плотность заполнения. Работа фильтра может быть прервана в любое время, при этом замену слоев можно осуществлять без описанных выше недостатков. И, наоборот, на стадии регенерации с текущим сверху вниз регенерирующим средством количество смолы, соответствующее набуханию ионообменника, происходящему при регенерации, из камеры, через которую обрабатываемая жидкость проходит в конце процесса и регенерирующее средство в начале процесса, транспортируется в камеру, расположенную перед ней. За счет этого приема достигается то, что ионообменник, находящийся в камере, через которую регенерирующее средство проходит в начале процесса, во время регенерации и на стадии промывки имеет достаточное пространство, чтобы поместиться в наибольшем объеме. Если обратное впрыскивание адсорбирующего средства следует осуществлять в отдельные камеры, то с помощью обратно впрыскиваемой жидкости, предпочтительно воды, в камеру, расположенную впереди, или камеру, подключенную далее, транспортируется столько ионообменника, сколько необходимо для создания подходящего размера пространства для обратного впрыскивания.

Традиционная форма выполнения восходящего слоя описана уже в заявке на патент Германии DE 2950875 А1. Предлагаемое изобретение как часть комбинированного восходящего слоя, например, в виде устройства (технологической линии), представлена, например, на фиг.1.

Предлагаемое изобретение относится поэтому также к устройству, называемому технологической линией, которая отличается тем, что она содержит катионный фильтр, работающий как многокамерный восходящий слой и содержащий монодисперсный сильнокислый катионообменник, а также, по меньшей мере, один анионный фильтр, работающий в прямотоке и содержащий монодисперсный сильноосновный анионообменник, причем после прямоточного фильтра или прямоточных фильтров подсоединен фильтр со смешанным слоем.

В предпочтительном варианте исполнения такая технологическая линия может содержать несколько, предпочтительно от 1 до 5, особенно предпочтительно от 2 до 3, в частности предпочтительно два прямоточных фильтра и, при необходимости, СО₂-дегазатор (ороситель) и/или фильтр из смешанных слоев.

В технологической линии согласно предлагаемому изобретению в прямоточном(ых) фильтре(ах) используют монодисперсный слабо- или сильноосновный ионообменник. Эти ионообменники имеют ОЕ от 1,2 до 1,5, предпочтительно от 1,3 до 1,5. Их получают также по указанному выше способу приготовления монодисперсных анионитов. Дегазатор-ороситель, используемый в предпочтительном варианте выполнения технологической линии, используют для того, чтобы удалить двуокись углерода из жидкой среды. Ороситель, используемый согласно изобретению, описан, например, в книге Wabag, Handbuch Wasser, 8 издание (издательство Vulkan Verlag Essen, Ausgabe, (1996 г.).

Фильтр из смешанных слоев, используемый в альтернативном, предпочтительном варианте выполнения, при подключении к прямоточным фильтрам или прямоточному фильтру содержит, по меньшей мере, два различных монодисперсных ионообменника.

При этом предпочтительно используются монодисперсные аниониты с ОЕ в интервале от 1,2 до 1,6, особенно предпочтительно от 1,4 до 1,5.

Комбинированный способ с восходящим слоем и тем самым технологическую линию, соответствующую этому комбинированному способу с восходящим слоем, можно использовать для деминерализации вод, предпочтительно вод природного, промышленного или бытового происхождения.

При этом вода, подлежащая деминерализации, освобождается от катионов, предпочтительно от Na⁺, NH₄ ⁺, К⁺, Fe²⁺, Mg²⁺, Са²⁺, Ва²⁺, Sr²⁺, Mn²⁺, Li⁺, Al³⁺, а также от анионов, предпочтительно Сl^-, NO₃ ^-, SO₄ ^2-, НСО₃ ^-, Br^-, F^-, а также от SiO₂ и СО₂.

Особенно предпочтительно с помощью комбинированного способа с восходящим слоем согласно изобретению из обрабатываемых вод удаляются ионы Na⁺, NH₄ ⁺, К⁺, Fe²⁺, Mg²⁺, Са²⁺, Mn²⁺, Сl^-, NO₃ ^-, SO₄ ^2-, НСО₃ ^-, а также от SiO₂ и СО₂

Примеры

Сравнительные характеристики технологической линии согласно фиг.1 с комбинированным восходящим слоем и без комбинированного восходящего слоя.

На фиг.1 представлен комбинированный восходящий слой, наполненный Lewatit ® Mono Plus S 200 KR и Lewatit ® Mono Plus S 100 в комбинации с дегазатором-оросителем, двумя прямоточными фильтрами, содержащими один раз Lewatit ® Mono-Plus МР 64, другой раз Lewatit® Mono Plus M 500, а также фильтр из смешанных слоев, содержащий Lewatit ® Mono Plus M800 и Lewatit ® Mono Plus S 100H.

Соответствующие ионообменники на технологической линии согласно фиг.1 имеют следующие свойства.

  Восходящий фильтр     А Lewatit ® Mono Plus S 200 KR Монодисперсный катионит ОЕ=2,1 экв/л (Н-форма) В Lewatit ® Mono Plus S 100 Дегазатор-ороситель Монодисперсный катионит ОЕ=2,0 экв/л (Na-форма) Проскок ионов <0,2 мэкв/л СO₂ С Lewatit ® Прямоточный фильтр 1 Mono Plus MP 64 Монодисперсный анионит ОЕ=1,3 экв/л (Cl-форма) D Lewatit ® Прямоточный фильтр 2 Mono Plus M 500 Монодисперсный анионит ОЕ=1,2 экв/л (своб. основ / Сl^--форма) Е Lewatit ® Фильтр из смешанных слоев Mono Plus M 800 Монодисперсный анионит ОЕ=1,5 экв/л (Cl-форма) F Lewatit ® Mono Plus S 100H Монодисперсный катионит ОЕ=1,8 экв/л (Н-форма)

Объединенный фильтр восходящего слоя состоит из двух камер, которые отделены друг от друга проницаемой для жидкости перегородкой с мелкими отверстиями. Две других перегородки с мелкими отверстиями изолируют нижнюю камеру внизу и верхнюю камеру наверху от ионообменника. Узел фильтра заканчивается на нижнем конце ажурной перегородкой с вентилем и на верхнем конце ажурной перегородкой с вентилем.

Обе камеры заполнены монодисперсными ионообменниками Lewatit ® Mono Plus S 200 KR и Lewatit ® Mono Plus S 100. Над наполнителем - ионообменником во время работы остается большое пространство разного размера для обратного впрыскивания. Обе камеры связаны друг с другом трубопроводом и вентилем. Трубопровод, кроме того, снабжен вентилем для выхода впрыскиваемой воды из нижней камеры. Трубопровод и вентиль делают возможным выход впрыскиваемой воды из верхней камеры.

Для загрузки подлежащую обработке жидкость через открытый вентиль вводят в нижнюю камеру, частично заполненную монодисперсным ионообменником Lewatit ® Mono Plus S 100. Оттуда жидкость течет через перегородку с соплами, открытый соединительный трубопровод, предназначенный для транспортировки ионообменника, и открытый вентиль в верхнюю камеру, а в обработанном состоянии она через верхнюю перегородку с соплами и другой вентиль снова отводится от фильтра. При этом из нижней камеры постоянно транспортируется в верхнюю камеру такое количество ионо-обменника Lewatit ® Mono Plus S 200 KR, которое соответствует уменьшению его объема в результате усадки, прогрессивно протекающей при загрузке. Таким образом достигается то, что верхняя камера уже в значительной степени заполнена ионообменником, и при периодическом способе работы или при прерывании рабочего процесса предотвращается нежелательное перемещение гранул в слое ионообменника в верхней камере. При непрерывной работе, если верхняя камера уже до начала работы фильтра заполнена ионообменником, по меньшей мере, на 95 об,%, вентиль соединительного трубопровода может оставаться закрытым, так что случайное возможное перемещение гранул в слое может быть лишь незначительным и при непрерывном способе прерывание рабочего процесса происходит только перед полной регенерацией и при этой регенерации последствия происходящего, при необходимости, перемещения гранул в слое в каждом случае выравниваются.

При осуществляемой после загрузки регенерации с током регенерирующего средства, направляемого сверху вниз, отводится обратно из верхней камеры в подключенную камеру такое количество ионообменника-наполнителя Lewatit ® Mono Plus S 200 KR, которое соответствует увеличению объема ионообменника-наполнителя при регенерации, так что в верхней камере имеется достаточно места, чтобы находящийся там ионообменник на стадии регенерации и на стадии промывки мог занять наибольший объем.

Если заполнитель нижней камеры, через который сначала проходит обрабатываемая среда, следует впрыснуть обратно, то сначала в верхнюю камеру, в которой продолжаются последующие стадии рабочего процесса, направляется через транспортирующий трубопровод и открытый вентиль столько ионообменника, сколько возможно. Для этого транспортируемую воду вводят через один вентиль и выводят через другой вентиль. Затем перекрывают все вентили. Если обратно впрыскиваемый ионообменник из нижней камеры достаточно широко осел в зоне действия, то можно начинать процесс обратного впрыскивания.

Процесс обратного впрыскивания происходит в принципе, как уже описано в заявке на патент Германии DE 2950875 А1, содержание которого охватывает данная заявка.

  Без комбинированного восходящего слоя С комбинированным восходящим слоем Серная кислота (100%) г/л 117 80 Натриевая щелочь (100%) г/л 128 97 Электропроводность деминерализованной воды (мкСименс/см) 10-15 <1 Скорость потока (м³/ч) 57 68 Производительность (литр/год) 1,194 млрд 1,194 млрд Время регенерации (ч) 4 3

Данные показывают, что при использовании монодисперсного ионообменника достигается отчетливое снижение электропроводности деминерализованной воды до значения, меньшего 1 мкСименс/см, при одинаковой годовой норме протока в сравнении с использованием гетеродисперсных ионообменников.

Кроме того, сокращается время регенерации на 1 час и также потребность в регенерирующем средстве отчетливо ниже, чем при использовании гетеродисперсных ионообменников.

Кроме того, использование монодисперсных ионообменных материалов в комбинированном способе с восходящим слоем приводит к повышению скорости тока системы на 20% в сравнении с использованием гетеродисперсного ионообменника.

Изобретение может быть использовано для глубокой деминерализации вод, предпочтительно природного, промышленного или бытового происхождения. В способе используют комбинацию из катионного фильтра, работающего как многокамерный восходящий слой и содержащего монодисперсный сильнокислый катионообменник, а также, по меньшей мере, одного анионного фильтра, работающего в прямотоке и содержащего монодисперсный сильноосновный анионообменник. Монодисперсные ионообменники получают по способу введения затравки или путем инжекции. При этом сильнокислый катионообменник имеет общую емкость от 1,8 до 2,5 моль/л, сильноосновный анионообменник - от 1,2 до 1,5 моль/л. Устройство для деминерализации воды включает катионный фильтр, работающий как многокамерный восходящий слой и содержащий монодисперсный сильнокислый катионообменник, а также, по меньшей мере, один анионный фильтр, работающий в прямотоке и содержащий монодисперсный сильноосновный анионообменник. После прямоточного фильтра или прямоточных фильтров подсоединен фильтр со смешанным слоем. Кроме того, дополнительно между многокамерным восходящим слоем и прямоточным фильтром или прямоточными фильтрами расположен ороситель-дегазатор. Изобретения обеспечивают оптимизацию процесса очистки и получение деминерализованной воды с электропроводностью менее 1 мкСименс/см. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ деминерализации воды с помощью ионообменных фильтров, отличающийся тем, что используют комбинацию из катионного фильтра, работающего как многокамерный восходящий слой и содержащего монодисперсный сильнокислый катионообменник, а также, по меньшей мере, одного анионного фильтра, работающего в прямотоке и содержащего монодисперсный сильноосновный анионообменник.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что монодисперсные ионообменники получают по способу введения затравки или путем инжекции.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют сильнокислый катионообменник с общей емкостью от 1,8 до 2,5 моль/л.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что используют монодисперсные сильноосновные анионообменники с общей емкостью от 1,2 до 1,5 моль/л.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что анионообменник получают по способу введения затравки с последующим введением функциональных групп посредством хлорметилирования и аминирования.

6. Устройство для деминерализации воды, включающее катионный фильтр, работающий как многокамерный восходящий слой и содержащий монодисперсный сильнокислый катионообменник, а также, по меньшей мере, один анионный фильтр, работающий в прямотоке и содержащий монодисперсный сильноосновный анионообменник, причем после прямоточного фильтра или прямоточных фильтров подсоединен фильтр со смешанным слоем.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что дополнительно между многокамерным восходящим слоем и прямоточным фильтром или прямоточными фильтрами расположен ороситель-дегазатор.