Способ обессоливания воды Советский патент 1984 года по МПК C02F1/42 C02F1/42 C02F101/10 C02F103/00 C02F103/34 

7S wa К5 ISO ns

25

У ыьный расход рилыпрата, n//i

l(Na) Изобретение относится к обработке воды ионитами и может быть испол зовано в энергетике, химической, электронной и нефтеперерабатывающей промьшшенности. Известен способ обессоливания во ды, включающий последовательное Н-О ионирование и регенерацию катионитных фш:ьтров серной или соляной кис лртой, а анионитного фильтра - едки натром 1 . Недостатками известного способа являются высокие затраты на товарны реагенты, значительные объемы и высокое солесодержание сточных вод. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату .является способ обе соливания воды, включающий последовательное пропускание воды через Н-катионитный и аниони-уный фильтры и регенерацию ионитов путем последо вательного пропускания раствора уго ной кислоты через Н-катионитный и анионитный фильтры 2 . Недостатками известного способа являются высокий расход угольной ки лоты на приготовление регенерационн го раствора и большое количество стоков. Цель изобретения - повышение сте пени очистки, сокращение расхода уг лекислоты и количества стоков., при регенерации. Указанная цель достигается тем, что согласно способу обессоливания воды обессоливание ведут путем последовательного пропускания воды через Na-катионитный, высокоосновный НСОз-анионитньй и дополнительно через слабокислотный Н-катионитный фильтры, а отработанный регенерационньй раствор анионитного фильтра предварительно пропускают на стадии .регенерации через Н-катионитньй фильтр Перед.пропусканием через него раствора угольной кислоты, после чего полученный раствор направля ют на регенерацию Na-катионитного фильтра. При этом через Н-катионитный фильтр пропускают раствор угольной кислоты в направлении сверху вниз, а отработанный раствор анионитного фильтра - снизу вверх. Кроме того, регенерационный раст вор пропускают через анионитный фил-ьтр снизу вверх, а через Na-кати онитный фильтр сверху вниз. По предлагаемому способу установлено, что более высокая степень очистки воды может быть достигнута при пропускании ее последовательно через Kfa-катионитный, высокоосновной НСОз-анионитный и слабокислотньй Н-катионитньш фильтры. Это обусловлено подачей на слабокислотньй (карбоксильньй) Н -катионитньй фильтр воды, содержащей только бикарбонат натрия, полученного в результате предвар;ительной обработки воды на Ыа и НСОз-фильтрах. На чертеже, где по оси абсцисс отложен удельный расход фильтра и по оси другой - концентрация катионов в фильтрате, приведены выходные кривые ионирования, полученные в лабораторных условиях на катионите КБ-4 по предлагаемому способу (кривая-1) и по известному способу (кривая 2). Как видно из представленных данных, в предлагаемом способе минимальная остаточная концентрация натрия составляет 0,1-0,3 мг-экв/кг при исходной 6,5 мг-экв/кг. В известном же способе Н-катионит вообще не поглощает катионов натрия, а минимальная оста-точная концентрация ионов жесткости составляет 3,5-3,7 мг-экв/кг. Указанньй эффект может быт.ь получен только в случае применения слабокислотного (карбоксильного) Нкатионита. Применение сильнокислотного катионита приводит к снижению фйльтроцикла и к увеличению количества стоков. Применение высокоосновного HCOjанионитного фильтра обусловлено тем, что на анионит поступает нейтральный воднъй раствор, который не подается очистке на нйзкоосновном анионите. Необходимость в предварительном пропускании отработанного регенерационного раствора анионитного фильтра через Н-катионитный фильтр обусловлено тем, что для эффективного перевода анионита в НСОз-форму требуется увеличить концентрацию бикарбоната натрия в отработанном растворе Н-катионитного фильтра, которым затем будет регенерироваться анионит. Для этого отработанный регенерационный раствор анионитного фильтра не сбрасывается, а собирается и в следующем цикле регенерации используется для предварительного доистощения Н-катионитного фильтра (перед его регенерацией углекислотой). Отработанный регенерационный раст вор после предварительного доистощения Н-катионитного фильтра содержит значительное количество хлористого натрия, что позволяет использовать этот раствор для регенерации Na-кати онитного фильтра. В случае необходимости перед подачей на Ка-катионит регенерационный раствор может быть доукреплен сконцентрированным отработанным регенерационным раствором На-катионитног.о фильтра после обработки его щелочными реагентами. Ввиду того, что обессоливание ведут путем пропуска воды через ионитные фильтры в направлении сверху вни а регенерацию фильтров ведут растворами с переменным составом и концентрацией, появилась необходимость в дифференцированном подходе к выбору направления пропуска реагентов. Регенерацию Ма-катионитного фильтра ведут отработанным раствором НСОэ-ан онитного фильтра. В связи с достаточной концентрацией натриевых солей для достижения эффективной регенерации НИЖНИХ слоев катионита регенерационный раствор пропускают в направлении сверху вниз. Регенерацию НСОз-анионитного фильтра ведут разбавленным раствором вследствие относительно низкой растворимости углекислоты в воде и поэтому для увеличения эффективности регенерации нижних слоев анионита не обходим пропуск регенерационного раствора в направлении снизу вверх. Доистощение Н-катиоиита отработанньв- раствором анионитного фильтра редут в направлении снизу вверх, так как образующиеся при этом в объене катионитной загрузки пузырьки углекислого газа свободно транспортируются из фильтра и не препятствуют прохсждению раствора. Регенерацию Н-катионитного фильтр раствором углекислоты при давлении 0,03-0,3 МПа технически удобнее проводить в прямоточном режиме так как регенерация противотоком (снизу вверх только усложнила бы условия ее проведения и конструкцию фильтра без заметного улучшения степени очистки воды. Пример . Воду следующего сос тава, мг-экв/кг: Са + ,5; Na 2,6; HCOi 0,7; С1 3,4; S0« 2 пропус кают через Na-катионитный фильтр. За тем умягченную воду с остаточной иеее.жесткостью 0,1 мг-экв/кг пропускают через НСОз-анионитный фильтр. Фильтрат анионитного фильтра с содержанием ЫаНСОз в концентрации 6 мг-экв/л подают на Н-фильтр. Фильтрат Н-катионитного фильтра содержит NaHCOj в количестве 0,5-0,8 мг-экв/кг. В качестве загрузки Na-катионитного фильтра катионит КУ-2 в количестве 0,85 л; НСОз-анионитного (} «1ьтра - анионит АВ-17 в количестве 2,7 л; Н-катионитного фильтра - КБ-4 в количес:тве 1,0 л. Na-фильтр отключается на регенерацию по проскоку жесткости 0,1 мг-экв /кг, НСОз-анионитный фильтр по проскоку хлоридов 0,2 мг-экв/кг и Н-фильтр по проскоку натрия 1 мг-экв/кг. После. истощения Н-фильтра на него подают снизу вверх отработанный регенерационный раствор НСОз-анионитного фильтра с концентрацией натрия 70-80 мг-экв/кг, из них 4550 мг-экв/кг составляет NaHCOs Нфильтр доистощается с целью повыщения. концентрации натрия в Н-катионите. Это при последунмцей регенерации углекислотным раствором обеспечивает повьшение концентрации Ка и соответственно НСОз в отработанном растворе Н-фильтра, что в свою очередь необходимо для эффективной регенерации НСОз-анионитного фильтра. Отработанньй раствор анионитного фильтра, Пропущенный через истощенный Н-катионитный фильтр, с о держит 35-40 мг-экв/кг натрия. Его доукрепляют концентратом натриевых солей и подают на регенерацию На-фильтра сверху вниз. Н-катионитный фильтр после доистощения регенерируют сверху вниз водой, предварительно насыщенной углекислым газом под давлением 2,5 МПа при 20°С. Удельный расход воды на регенерацию всех ионитных фильтров составляет 7 л/л. Отработанный раствор Н-фильтра с содержанием NaHCOj 70-75 мг-экв/кг после сброса давления подают на регенерацию НС05-анионитного фильтра снизу вверх. Отработанный раствор НСОз-анионитного фильтра собирают и используют для доистощения Н-фильтра в следующем цикле регенерации. Полученные рабочие обменные емкости ионитов следующие: для Н-катио411318366

нита 1200 мг-экв/л;для НСОз - анио-шением степени очистки воды и удешевнита 460 мг-экв/л} для Na-катиониталением процесса за счет экономии во850 мг-экв/л.ды и газа на регенерацию ионитов и

Технике-экономический эффект пред- иск/гючения кислоты и щелочи на долагаемого способа обусловлен повы- 5 полнительное Н- и ОН-ионирование.

1. СПОСОБ ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ, включающий последовательное пропускание воды через катионитньш и анионитный фильтры, регенерацию ионитов. путем последовательного пропускания раствора угольной кислоты через Н-катионитный и анионитный фильтры, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки, сокращения расхода углекислоты и количества стоков при регенеИсходная концентрация катионов 6.5нг-зк6/л рации, обессоливание ведут путем последовательного пропускания воды через Na-катионитньй, высокоосновный НСОэ - анионинтный и дополнительно через слабокислотный Н-катионитный фильтры, а отработанный регенерационный раствор анионитного фильтра предварительно пропускают на стадии регенерации через Н-катионитный фильтр перед пропусканием через него раствора угольной кислоты, после чего полученный раствор направляют на регенерацию На-катионитиого фильтра.. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что через.Н-катионитный фильтр пропускают раствор угольной кислоты в направлении свер-т ху вниз, а отработанный раствор анионитного фильтра - снизу вверх. 3.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что регенерасшонньй раствор пропускают через анионитный фильтр снизу вверх, а через Ма-катионитный фильтр - сверху вниз. )