СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ИЗ ВОДЫ Российский патент 2018 года по МПК C02F1/20 C02F1/42 B01J47/02 B01J49/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике в области защиты теплообменного оборудования, котлов, трубопроводов и других металлических элементов на электростанциях, в котельных, на промышленных предприятиях при производстве пара, получении горячей воды для водопроводных сетей, получении обессоленной и умягченной воды для подпитки паровых котлов. Для реализации способа воду перед подачей на котел фильтруют через мезопористые аниониты, синтезированные при модификации сополимеров стирола и дивинилбензола в сульфитной форме.

Большинство способов обескислороживания воды основаны на термический и вакуумной деаэрации (Заявка на изобретение России №2002135791/15, МПК С02F 1/20, дата публикации заявки - 05.06.2006). По данной заявке десорбцию растворенных газов осуществляют сначала в вакуумном деаэраторе, а деаэрированную воду отводят в бак-аккумулятор деаэратора при повышенных температурах.

Недостатком способа является применение вакуумной установки и термической обработки, которая существенно повышает энергозатраты при подготовке воды. Кроме того, недостатком является применение габаритного оборудования.

Известный способ получения фильтрующего материала и деаэрации воды, основанный на фильтровании воды через смесь катеонита и анионита, обработанную соединениями железа, щелочью, сульфитом и тиосульфатом натрия (Патент Украины №99903, МКП (2009) В01J 20/20, В01J 20/30, В01D 39/16, В03В 3/00, дата публикации - 10.03.2010).

Недостатком метода является использование растворов сульфата железа концентрацией 5-10%, тиосульфата натрия, сульфита натрия и щелочи при обработке смеси катионита и анионита, что приводит к образованию больших объемов жидких отходов, которые сложно утилизировать. Кроме того, вследствие заполнения пор ионообменного материала гидроксидом железа (III) в процессе его использования при обезкислороживании воды и повторных регенерациях резко снижается поглотительная способность ионита по кислороду при возрастании количества фильтроциклов. При 3-х-4-х фильтроциклах емкость фильтрующего материала по кислороду снижается в 3-5 раз.

Наиболее близким по технической сути к изобретению является способ удаления из воды кислорода, основанный на фильтровании воды, которая содержит кислород, через высокоосновной анионит гелевой структуры в сульфитной (SO₃^2-) форме, где регенерацию анионита осуществляют раствором сульфита натрия с концентрацией не высшее 8% (Патент №2217382, Россия, МКИ⁷ С02F 1/20, 1/42, дата публикации -27.11.2003).

К недостаткам данного метода следует отнести использование концентрированных растворов сульфита натрия при регенерации ионита, что приводит к образованию значительных объемов жидких отходов и значительных потерь сульфита натрия, который при регенерации используется в значительных излишках от стехиометрического количества. Такие растворы загрязнены десорбованными хлоридами или сульфатами, поэтому непригодные для повторного использования.

В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности удаления кислорода из воды при фильтровании через анионит в сульфитной форме при снижении потерь сульфита в процессах регенерации анионита, повышение эффективности его использования и минимизации объемов жидких отходов в процессах получения и регенерации фильтрующего материала.

Поставленная задача решается тем, что при получении или регенерации фильтрующий материал, который является низко- или высокоосновным ионитом, обрабатывается раствором соды или щелочи с переводом в основную форму. Далее через ионит пропускают раствор бисульфита натрия. При этом происходит эффективная сорбция сульфита за счет реакции нейтрализации без существенного излишка реагента по реакциям (1, 2):

где П - полимерный остаток стирола и дивинилбензола.

При такой обработке фильтрующей загрузки происходит надэквивалентная сорбция сульфит-анионов, что почти вдвое увеличивает емкость ионита по кислороду, который удаляется из воды.

Пример 1. Через колонку, заполненную низкоосновным анионитом DOWEX Marathon WBA объемом 50 см³, переведенным 2%-ным раствором соды в основную форму, пропускали раствор бисульфита натрия при расходе 2-5 см³/мин. На выходе контролировали содержание сульфита и pH среды. Раствор пропускали до снижения pH в нем до 5,3. После этого ионит промывали 1 дм³ обессоленной воды. В дальнейшем обессоленную воду фильтровали через анионит при расходе 5-10 см³/мин, контролируя в ней содержание кислорода на входе и выходе из колонки. После проскока кислорода в концентрации 1 мг/дм³ анионит регенерировали, последовательно обрабатывая раствором соды и раствором бисульфита натрия. Результаты представлены в таблице.

Пример 2. Через колонку, заполненную высокоосновным анионитом АВ-17-8 объемом 50 см³, переведенным 4%-ным раствором щелочи в основную форму, пропускали раствор бисульфита натрия, как описано в примере 1. После перевода анионита в сульфитную форму через него фильтровали водопроводную воду при расходе 2-5 см³/мин, контролируя содержание кислорода. После проскока кислорода в концентрации 1 мг/дм³ анионит регенерировали, последовательно обрабатывая 4%-ным раствором щелочи и раствором бисульфита натрия. Результаты представлены в таблице.

Изобретение может быть использовано в теплоэнергетике для защиты теплообменного оборудования, котлов, трубопроводов и других металлических элементов на электростанциях, в котельных, на промышленных предприятиях при производстве пара, получении горячей воды для водопроводных сетей, получении обессоленной и умягченной воды. Для осуществления способа исходную воду фильтруют через низко- и высокоосновные мезопористые аниониты, синтезированные при модификации сополимеров стирола и дивинилбензола в сульфитной форме. Регенерацию отработанных анионитов проводят последовательной обработкой растворами соды или щелочи с переводом в основную форму, а через ионит пропускают раствор бисульфита натрия с концентрациями растворов 1-10%. При такой обработке фильтрующей загрузки происходит эффективная сорбция сульфит-анионов, что вдвое увеличивает емкость ионита по кислороду, который удаляют из воды. Способ также обеспечивает повышение эффективности использования ионита и минимизацию объемов жидких отходов. 1 табл., 2 пр.

Способ удаления из воды растворенного кислорода, основанный на фильтровании воды, которая содержит кислород, через ионит с дальнейшей регенерацией, который отличается тем, что в качестве ионита используют низко- и высокоосновные мезопористые аниониты в SO₃^2--форме, а регенерацию отработанных анионитов проводят при последовательной их обработке растворами щелочи или соды и раствором бисульфита натрия с концентрациями 1-10%.