Способ регенерации элюатов натрий-катионитовых фильтров Российский патент 2021 года по МПК B01J49/00 C02F1/56 C02F1/58 

Изобретение относится к технологии переработки отработанных растворов от регенерации натрий-катионитовых фильтров в процессах водоподготовки.

Известен способ обработки отработанного рененерационного раствора хлористого натрия, используемого для регенерации натрий-катионитных фильтров (а.с. №874651, МПК С02А 1/42, опубл. 23.10.1981). Способ включает умягчение раствора известью и содой, его осветление и электродиализ в контурах обессоливания и концентрирования, при этом осветленный раствор хлористого натрия разделяют на два потока с соотношением объемов от 2,5:1 до 1,2:1 и электродиализ ведут до достижения требуемой концентрации хлористого натрия в концентрируемом потоке, направляя больший объем в контур обессоливания, а меньший - в контур концентрирования.

Недостатками способа являются его многостадийность, высокий расход электроэнергии, сложность оборудования и управления процессом.

Известен способ обработки отработанных регенерационных растворов соли натрий-катионитных фильтров по патенту RU №2205070, МПК B01J 49/00, C02F 1/42, C02F 103/04, C02F 103/08. Способ включает усреднение при перемешивании наиболее минерализованных фракций раствора, образующихся при регенерации фильтров в колонке 8%-ным раствором хлористого натрия, с получением усредненного раствора, содержащего 500 мг-экв/л NaCl, 208 мг-экв/л CaCl₂ и 52 мг-экв/л MgCl_2. Этот раствор обрабатывают в одном и том же реакторе в две стадии щелочными соединениями по специально разработанной программе их дозирования. На первой стадии в него при перемешивании подают расчетное количество извести и получают в качестве продукта ее реакции с MgCb частицы труднорастворимого гидроксида магния и стехиометрически равное ему количество CaCl₂. На второй стадии полученную дисперсию обрабатывают карбонатом натрия с его расходом, стехиометрически равным общему содержанию CaCl₂, с образованием продуктов реакции в виде практически нерастворимых частиц карбоната кальция и стехиометрически равное ему количество NaCl. Оба продукта реакций совместно выводят из раствора NaCl осаждением. Осветленный раствор NaCl укрепляют свежим раствором этой соли и направляют в процесс регенерации истощенных натрий-катионитных фильтров.

К недостаткам способа относятся сложность и большая длительность дозирования химикатов при обработке, большая длительность процесса осаждения, использование извести и обусловленный этим повышенный расход карбоната кальция.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и назначению является способ обработки отработанных регенерационных растворов соли натрий - катионновых фильтров (Патент RU №2471556, МПК С22В 7/00), который включает добавление в регенерационный раствор, содержащий соли жесткости (MgCl₂, CaCl₂), мелкодисперсного сорбента в виде фибрилированных целлюлозных волокон, постадийную обработку раствора стехиометрическим количеством щелочи на первой стадии и карбоната натрия на второй стадии с образованием дисперсий, содержащих волокнистые частицы с закрепленными на них частицами Mg(OH)₂ и CaCO₃ соответственно. Далее проводят сатурирование образовавшихся на каждой стадии дисперсий, флотирование и выделение флотошлама. В способе производят раздельное выведение соединений магния и кальция на каждой из стадий. Изобретение позволяет упростить процесс и осуществить его в непрерывном режиме.

Недостатками данного способа являются сложность и многостадийность процесса, выделение двух видов отходов обработки (флотошлама и композиционных материалов, состоящих из фибриллированных целлюлозных волокон и сорбированных на них Mg(OH): и СаСО₃), низкая эффективность осветления.

Техническими задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются упрощение технологии обработки, ускорение процессов выделения Mg(OH)₂ и СаСО₃, а также повышение степени их выделения из элюата при осветлении.

Поставленные технические задачи решаются тем, что в способе переработки элюатов натрий-катионитовых фильтров, включающем обработку элюата. содержащего соли жесткости (MgCl₂, CaCl₂), стехиометрическнми количествами гидроксида натрия на первой стадии и карбоната натрия на второй стадии с последующим выделением образующихся Mg(OH)₂ и СаСО₃, перед осветлением элюата на каждой из стадий проводится его нагрев до температуры 50-90°С и добавление флокулянта - 0,1%-ного водного раствора сополимера винилового эфира днэтанол- или моноэтаноламина с акрил атом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:

где R - NH₂ или -NH-CH₂-CH₂OH. R' - Н или СН₃, Me - K или Na, а n₁=30-70 мол. %.

Элюат, подвергающийся регенерации по предлагаемому изобретению, представляет собой продукт регенерации натрий-катионитовых фильтров, применяемых для очистки воды от солей жесткости MgCO; и СаСО₃, водным раствором NaCl и содержит в своем составе остаточное количество NaCl, а также MgCl₂ и CaCl₂, образующиеся в процессе регенерации натрий-катионитовых фильтров.

Обработка элюата, содержащего соли жесткости (MgCl₂, CaCl₂), стехиометрическим количеством NaOH на первой стадии приводит к реакции:

MgCl₂ + NaOH → NaCl₂ + Mg(OH)₂

Обработка элюата, содержащего соли жесткости (MgCl₂, CaCl₂), стехиометрическим количеством Na₂CO₃ на второй стадии приводит к реакции:

CaCl₂ - Na₂CO₃ → NaCl₂ + СаСО₃

Образующийся в результате представленных выше реакций NaCl наряду с его остаточным количеством позволяет использовать продукт регенерации элюата для повторной регенерации натрий-катионитовых фильтров в процессах водоподготовки для удаления из воды солей жесткости MgCO₃ и СаСО₃. Образующиеся в результате представленных выше реакций Mg(OH)₂ и СаСО₃ представляют собой суспензии, которые могут быть выделены из элюата путем осветления (отстаивания).

Предлагаемый флокулянт позволяет увеличить скорость отстаивания раствора, снизить содержание твердого в осветленном растворе. Эффективность осветления достигается за счет того, что предлагаемый флокулянт относится к классу полиакрилатов, содержит в своем составе не только карбоксильные, но и амидные группы, то есть проявляет свойства катионоактивных и анионоактивных полимеров, способных соосаждать положительно и отрицательно заряженные взвешенные вещества, в т.ч. Mg(OH)₂ и СаСО₃.

Проведение нагрева в интервале температур от 50 до 90°С позволяет ускорить реакции между стехиометричееки равными количествами MgCl₂ и NaOH на первой стадии и между стехиометрически равными количествами CaCl₂ и Na₂CO₃ на второй стадии с образованием Mg(OH)₂ и СаСО₃.

Технический результат от предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Элюат натрий-катионитовых фильтров, содержащий соли жесткости (MgCl₂, CaCl₂). перемешивается в течение 1-2 минут при температуре 50°С со стехиометрическим количеством NaOH и 0,1%-ным раствором флокуляита - сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:

где R - NH₂ или -NH-CH₂-CH₂OH, R' - Н или СН₃, Me - K или Na, a n₁=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л, после чего проводят осветление элюата для выделения Mg(OH)₂. Затем осветленный элюат перемешивается в течение 1-2 минут при температуре 50°С со стехиометрическим количеством Na₂CO, и 0,1%-ным раствором флокулянта - сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:

где R - NH₂ или -NH-CH₂-CH₂OH, R' - Н или СН₃, Me - K или Na, а n₁=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л, после чего проводят осветление элюата для выделения СаСО₃.

Пример 2. Элюат натрий-катионитовых фильтров, содержащий соли жесткости (MgCl₂, CaCl₂), перемешивается в течение 1-2 минут при температуре 90°С со стехиометрическим количеством NaOH и 0,1%-ным раствором флокулянта - сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:

где R - NH₂ или -NH-CH₂-CH₂OH, R' - H или CH₃, Me - K или Na, a n₁=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л, после чего проводят осветление элюата для выделения Mg(OH)₂. Затем осветленный элюат перемешивается в течение 1-2 минут при температуре 90°С со стехиометрическим количеством Na₂CO; и 0,1%-ным раствором флокулянта - сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:

где R - NH₂ или -NH-CH₂-CH₂OH, R' - Н или CH₃, Me - K или Na, а n₁=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л, после чего проводят осветление элюата для выделения СаСО₃.

Результаты выделения Mg(OH)₂ и СаСО₃ из элюата на каждой из стадий представлены в таблице.

Изобретение может быть использовано при переработке отработанных растворов от регенерации натрий-катионитовых фильтров в процессах водоподготовки. Обработку элюатов натрий-катионитовых фильтров, содержащих хлориды натрия, кальция и магния, осуществляют стехиометрическими количествами гидроксида натрия на первой стадии и карбоната натрия на второй стадии с получением продуктов реакции в виде суспензии частиц гидроксида магния в первой стадии и карбоната кальция во второй стадии. Полученные частицы выводят из раствора хлорида натрия путем осветления. На каждой стадии перед осветлением проводят нагрев элюата до 50-90°С и его перемешивание с 0,1%-ным водным раствором флокулянта сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:

где R - NH₂ или -NH-CH₂-CH₂OH, R' - Н или СН₃, Me - K или Na, а n₁=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л. Изобретение позволяет ускорить процессы выделения Mg(OH)₂ и СаСО₃, повысить степень их выделения из элюата при осветлении. 1 табл., 1 пр.

Способ обработки элюатов натрий-катионитовых фильтров, содержащих хлориды натрия, кальция и магния, стехиометрическими количествами гидроксида натрия на первой стадии и карбоната натрия на второй стадии с получением продуктов реакции в виде суспензии частиц гидроксида магния в первой стадии и карбоната кальция во второй стадии с выведением этих частиц из раствора хлорида натрия путем осветления, отличающийся тем, что на каждой из стадий перед осветлением проводится нагрев элюата до температуры 50-90°С и его перемешивание с 0,1%-ным водным раствором флокулянта сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:

где R - NH₂ или -NH-CH₂-CH₂OH, R' - Н или СН₃, Me - K или Na, а n₁=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л.