ИОНООБМЕННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2023 года по МПК B01D15/04 C02F1/42 B01J47/02 

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена.

Известен ионообменный фильтр с неподвижным слоем ионита, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, крышку, днище, верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства, штуцеры для ввода исходной воды, регенерационного раствора и промывочной воды, штуцеры для вывода очищенной воды, отработанных регенерационного раствора и промывочной воды. Полный цикл аппарата складывается из следующих стадий: 1) очистка воды; 2) регенерация ионита; 3) отмывка ионита от регенерационного раствора; 4) взрыхление ионита с целью отмывки его от механических примесей. [Иониты в химической технологии / Под ред. Б.П. Никольского и П.Г. Романкова. - Л.: Химия, 1982. - 416 с.].

Недостатком известного аппарата является то, что в нем невозможно использовать ионообменные материалы, например, на основе целлюлозы (модифицированные древесные опилки, хлопковую целлюлозу и др.), плотность которых меньше, чем плотность очищаемой воды, поскольку они не образуют внутри аппарата плотный неподвижный слой, а всплывают вверх аппарата.

Наиболее близким по технической сущности, то есть прототипом, является ионообменная установка, содержащая ионообменный фильтр, внутри которого установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства и расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, трубу с запорным устройством, соединенную с ионообменным фильтром, емкость, в верхней части которой расположен штуцер для подвода и отвода воздуха, выполненную с возможностью приема по трубе части инертного материала с водой для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита, свободный объем и слой частиц инертного материала, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала [Патент № 2768624 РФ, МПК BO1D 24/02, BO1D 24/46, B01J 47/02 / Ионообменная установка / Натареев С.В., Соколов А.А.; заявитель патента ФГБОУВО «Ивановский государственный химико-технологический университет» - №2021111039; заявл. 20.04.01; опубл. 24.03.22; бюл. №9].

Недостатком известной ионообменной установки является то, что для стадии прекращения подачи в нее воды не возможна отмывка ионита от механических примесей на стадии взрыхления ионита.

Техническим результатом изобретения является возможность отмывки ионита от механических примесей на стадии взрыхления ионита.

Указанный результат достигается тем, что в ионообменной установке, содержащей ионообменный фильтр, внутри которого установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства и расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, трубу с запорным устройством, емкость, выполненные с возможностью приема части инертного материала для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита, свободный объем и слой частиц инертного материала, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала, согласно изобретению ионообменная установка содержит аэролифт, соединяющий нижнюю часть ионообменного фильтра с верхней частью емкости, расположенной над ионообменным фильтром, и трубу, установленную вертикально в центре ионообменного фильтра, соединяющую ионообменный фильтр с емкостью.

Технический результат достигается за счет перемещения инертного материала из нижней части ионообменного фильтра в емкость над фильтром с помощью аэрлифта и перемещения инертного материала из емкости по трубе, расположенной в центре ионообменного фильтра, в нижнюю часть фильтра и появление за счет этого возможности отмывки ионита от механических примесей на стадии взрыхления ионита и перемещения самотеком инертного материала из емкости в ионообменный фильтр для стадии очистки воды.

На фиг. 1 изображена ионообменная установка для стадий очистки воды, регенерации и отмывки, на фиг. 2 - ионообменная установка для стадии прекращения подачи воды в установку, на фиг. 3 - ионообменная установка для стадии взрыхления, на фиг. 4 - ионообменная установка между стадиями взрыхления и очистки воды, регенерации, отмывки, на фиг. 5 - нижнее дренажно-распределительное устройство.

Ионообменная установка состоит из ионообменного фильтра 1, емкости 2, запорного устройства 3 и аэрлифта 4. Внутри ионообменного фильтра 1 установлены верхнее 5 и нижнее 6 дренажно-распределительные устройства и вертикальная труба 7. В нижней части фильтра расположен штуцер 8 для вывода из фильтра частиц инертного материала, а в верхней его части штуцер 9 для отвода раствора. В верхней части емкости 2 расположены штуцер 10 для вывода из емкости раствора и штуцер 11 для подачи частиц инертного материала. Для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра 1 неподвижный слой частиц ионита 12 и слой частиц инертного материала 13 (фиг. 1). Для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра 1 слой частиц ионита 12, свободный объем 14 и слой частиц инертного материала 13, а емкость 2 заполнена слоем частиц инертного материала 13 (фиг. 2). Для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте фильтра 1 слой псевдоожиженного ионита 15 и слой частиц инертного материала 13, и в емкости 2 находится слой частиц инертного материала 13 (фиг. 3). После стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте фильтра слой частиц ионита 12 и свободной пространством, в емкости 2 расположены частицы инертного материала 13 и запорное устройство 3 открыто (фиг. 4).

Ионообменная установка работает следующим образом.

Полный цикл работы ионообменной установки складывается из следующих стадий: 1) очистка воды; 2) регенерация ионита; 3) отмывка ионита; 4) взрыхление ионита. Перед началом работы в ионообменный фильтр помещают ионит с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и инертный материал в форме сферических частиц с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, и заливают в аппарат воду. Ионит всплывает вверх фильтра 1, образуя неподвижный плотный слой частиц ионита 12, а инертный материал опускается вниз, образуя под слоем частиц ионита 12 неподвижный слой частиц инертного материала 13. Для стадии очистки воды исходная воды поступает в ионообменный фильтр 1 через нижнее дренажно-распределительное устройство 6, проходит сквозь слой частиц инертного материала 13, неподвижный слой частиц ионита 12, где очищается от ионов целевого компонента, а затем проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 5 и выводится из фильтра через штуцер 9. Для стадии регенерации регенерационный раствор поступает в ионообменный фильтр 1 через штуцер 9, проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 5, сквозь неподвижный слой частиц ионита 12, регенерирует его, а затем проходит через слой частиц инертного материала 13 и выводится из фильтра 1 с помощью нижнего дренажно-распределительного устройства 6. Для стадии отмывки очищенная вода поступает в ионообменный фильтр 1 через нижнее дренажно-распределительное устройство 6, проходит сквозь слой частиц инертного материала 13, неподвижный слой частиц ионита 12, отмывает ионит от остатков регенерационного раствора, а затем проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 5 и выходит из ионообменного фильтра через штуцер 9. Для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку (фиг. 2) частицы инертного материала 13 перемещают с помощью аэролифта 4 в емкость 2, где избыток воды удаляется из емкости 2 с помощью штуцера 10, а в ионообменном фильтре 1 образуется свободный объем 14. Для стадии взрыхления (фиг. 3) очищенная вода поступает в ионообменный фильтр 1 через штуцер 9, проходит через верхнее дренажно-распределительное устройство 5 и слой псевдоожиженного ионита 15, отмывает его от взвешенных веществ, а затем выходит из ионообменного фильтра 1 через нижнее дренажно-распределительное устройство 6. После стадии взрыхления подачу очищенной воды в фильтр 1 прекращают, запорное устройство 3 открывают (фиг. 4) и частицы инертного материала 13 из емкости 2 переходят самотеком по трубе 7 в нижнюю часть ионообменного фильтра 1, после чего запорное устройство 3 закрывают (фиг. 1). Затем цикл повторяется.

Предлагаемая ионообменная установка позволяет перемещать частицы инертного материала из ионообменного фильтра в емкость с помощью аэролифта, для проведения отмывки ионита от механических примесей на стадии взрыхления ионита и перемещения самотеком инертного материала из емкости в ионообменный фильтр для стадии очистки воды.

Изобретение относится к оборудованию для проведения процессов ионного обмена. Ионообменная установка содержит ионообменный фильтр, внутри которого установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства и расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, трубу с запорным устройством, емкость, выполненные с возможностью приема части инертного материала для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита, свободный объем и слой частиц инертного материала, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала. Согласно изобретению ионообменная установка содержит аэролифт для перемещения частиц инертного материала из нижней части ионообменного фильтра в емкость, расположенную над ионообменным фильтром, и трубу, установленную вертикально в центре ионообменного фильтра для перемещения инертного материала из емкости в ионообменный фильтр. Техническим результатом изобретения является возможность отмывки ионита от механических примесей на стадии взрыхления ионита. 5 ил.

Ионообменная установка, содержащая ионообменный фильтр, внутри которого установлены верхнее и нижнее дренажно-распределительные устройства и расположены слой частиц ионита с плотностью меньшей, чем плотность очищаемой воды, и слой частиц инертного материала с плотностью, большей на 15-25%, чем плотность очищаемой воды, трубу с запорным устройством, емкость, выполненную с возможностью приема части инертного материала для обеспечения следующих состояний слоев фильтра в процессе работы: для стадий очистки воды, регенерации и отмывки расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра неподвижный слой частиц ионита и слой частиц инертного материала, для стадии прекращения подачи воды в ионообменную установку расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой частиц ионита, свободный объем и слой частиц инертного материала, для стадии взрыхления расположены сверху вниз по высоте ионообменного фильтра слой псевдоожиженного ионита и слой частиц инертного материала, отличающаяся тем, что ионообменная установка содержит аэролифт, соединяющий нижнюю часть ионообменного фильтра с верхней частью емкости, расположенной над ионообменным фильтром, и трубу, установленную вертикально в центре ионообменного фильтра, соединяющую ионообменный фильтр с емкостью.