Способ регенерации Na- и Н катионитовых фильтров Советский патент 1988 года по МПК B01J49/00 

Изобретерше относится к способам водоподг отонкн в системах прлмспю и оборотного водоснабжения, в частности к технологии регенерации селек- тинных ионообменных фильтров, нред- назначенных для умягчения воды по схеме Na-Н-катионировпния.

Цель изобретения - гговьш ение степени регенерации катионитовых фильт- ров и сокращение времени их обработки.

На чертеже представлена установка для реализации предлагаемого способа

Установка состоит из Н-катионито- вого 1 и Na-катионитового 2 фильтров соединенных трубопроводами соответственно с анодной 3 и катодной 4 зонами диафрагменного электролизера 5. Графитовые электроды соединены с ис- точником 6 постоянного тока и отделены друг от друга диафрагмой 7, выполненной из текстильного полотна. Вход электролизера 5 сообщен с бачком 8, служащим для приготовления

2-5%-ного раствора сульфата или хлорида натрия и дальнейшей подпитки регенерационного раствора по мере уменьшения его в результате испарения или частичных потерь на механи- ческом (песчаном или асбестовом-) фильтре 9, который соединен с выходом электролизера 5 через осредни- тельно-смесительную емкость 10. Циркуляцию анолита и католита осуществ- ляют соответственно насосами 11 и 12

В результате электролиза водных растворов сульфата или хлорида натри в анодной камере электролизера 5 образуется соляная или серная кисло- та, а в катодной зоне - щелочь. В катодной зоне при этом образуется такж избыточное количество карбонат-ионов

7СО, . Процесс электрохимического воздействия на растворы в анодной и катодной зонах электролизера ведут при плотности тока на графитовых электродах и количестве электричества, обеспечивающего рН анолита в пределах 12,2-12,8. При этом величина редокс- потенциала (tf), измеренного на платиновом электроде относительного хлор- серебряного электрода сравнения, изменяется в пределах от +900 до +1200 мВ для анолита, а для католита от -800 до -960 мВ.

Пределы величин рН зависят от соотношения величин концентрации ионов

0 5

0 5

0

5

магния и кальция в исходной воде, очищаемой фильтрами 1 и 2. От величин редокс-потенциалов анолита и ка- толита зависит скорость обменных про- цессов при взаимодействии ионообменных фильтров с регенерационным раство- ром. Величину редокс-потенциала анолита и католита устанавливают также в зависимости от общей концентрации ионов кальция и магния в исходной воде, т. е. от общей жесткости очищаемой фильтрами 1 и 2 воды.

Пределы концентрации регенерационного раствора 2-5%-ных сульфатов или. хлоридов натрия выбраны экспериментально. Нижний предел концентрации . выбран из условий достижения верхнего предела экспериментальных величин рН и 1|) анолита и католита, достаточных для 100%-ной регенерации фильт- .ров без добавления дополнительного питающего раствора. Верхний предел концентрации выбран из условий достижения 100%-ной регенерации фильтров при нижнем пределе экстремальных величин рН и и анолита и католита.

В процессе циркуляции регенерационного раствора и оны магния и кальция, поступившие в анодную зону, частично мигрируют в катодную -зону. Ионы магния в катодной зоне (и те, что поступили с фильтра, и те,что мигрировали) взаимодействуют с гид- роксилом ОН, образуя нерастворимый осадок Mg{OH)2, а ионы кальция взаимодействуют с карбонат-ионом СО 1, образуя нерастворимый осадок СаСО.

Периодически часть анолита и католита пропускают через осреднительно- смесительную емкость и оттуда - в механический фильтр. При перемешивании анолита и католита в емкости 10 остаточное количество ионов кальция и магния (сверх того, которое выпало в катодной зоне в виде нерастворимых осадков гидроокиси магния и карбоната кальция) взаимодействует с остаточными к.арбонат-ионами и гидроксиль- libiMH группами, образуя нерастворимую взвесь. При пропускании смешанной части анолита и католита через механический фильтр регенерационный раствор очищается от осадков гидроокиси магния и карбоната кальция и вновь возвращается в зоны электролизера. Циркуляцию регенерационного раствора через фипьтры осуществляют многократно в противоток рабочему движению

исходной воды при ее очистке, что ускоряет процесс регенерации до тех пор, пока величины рН и i/ анолита и католита не восстановят первоначал ь ные значения. Стабилизация величины редокс-потенциала на входе в ионито- вые Лильтры и на выходе из них свидетельствует о прекращении обменных процессов между регенерационным раствором и смолой и 97-9.9% восстановления обменной емкости катионита. Регенерационный раствор после его нейтрализации и очистки от осадков в механическом фильтре содержит преимущественно хлориды и сульфаты натрия и калия, имеет слабокислую или слабощелочную реакцию и используется для повторного приготовления анолита и католита.

Пример. Общая минерализация воды, используемой на шелкомотальной фабрике, составляет 1, 345 г/л, общая жесткость 8,2 мг-зкв/л, общая щелочность 3,0 мг-экв/л.

Электрообработку 3%-ного водного раствора FaCl, приготовленного на той же воде, осуществляют на электролизере при плотности тока 450 А/м и интенсивности электрического воздействия 6000 Кл/л. Производительность установки составляет 20 м ре- генерационного раствора в час, причем 12 католита и В анолита. При этом параметры анолита составляют: ,0, 7 +1100 мВ; католита: ,5, мВ. В процессе циркуляции анолита через Н-катиони- тов ый, а католита - через Na-катио- нитовый фильтры рН анолита повышается до 4,7, редокс-потенциал снижается до +600 мВ, при этом рН католита снижается до 9,8, а редокс-потенциал - до -170 мВ. Через 15 мин циркуляции регенерационного раствора параметры католита практически восстанавливаются (,0; мВ), а параметры анолита восстанавливаются через 20 мин (,2; мВ) и остаются без изменения как на входе, так и на выходе из фильтров. После очистки регенерационного раствора на техническом фильтре от нерастворимых осадков гидроокиси магния и карбоната кальция и двухкратной циркуляции раствора через электролизер параметры рН восстанавливаются до первоначальных.

В табл. I показана зависимость времени регенерации Na-катионитового фильтра и длительность стабильной работы фильтра после регенерации от значений рП и редокс-потенциала католита по сравнению с известным способом регенерации.

0 Как видно из табл. 1, наилучшие результаты получены при рН католита в пределах от 12,2 до 12,8 и редокс- потенциала от -800 до -960 мВ. При болышх значениях этих параметров

5 результаты регенерации не изменяются, а при меньших значениях резко увеличивается время регенерации и уменьшается период стабильной работы фильтра.

0 В табл. 2 показана зависимость времени регенерации Н-катионитового фильтра и длительность его стабильной работы после регенерации от значения рН и редокс-потенциала анолита

5 по сравнению с известным способом.

Как видно из табл. 2, наилучшими показателями анолита являются рН в пределах от 1,6 до 0,8 и редокс-потенциала от +900 до +1200 мВ. При

0 рН более 1,6 и редокс-потенциала менее +900 мВ резко увеличивается время регенерации, а снижение рН менее 0,8 не приводит к улучшению процесса регенерации, но приводит к росту энергетических затрат.

Таким образом, предлагаемый способ регенерации Na- и Н-катионитовых фильтров позволяет в 2 раза сократить время регенерации и в 2-3 раза увелиQ чить период стабильной работы фильтров после регенерации.

Формула изобретения

5 Способ регенерации Na- и Н-катионитовых фильтров для очистки воды в шелкомотальном производстве, включающий промывку фильтров осветленной водой и их раздельную обработку регед нерационными растворами, отличающийся тем, что, с целью повышения степени регенерации и сокращения времени обработки, в качестве регенерационного раствора для Н-катионитового фильтра используют анолит, а для Na-катионитового фильтра - католит, полученные электролизом 2,5-5%-ного раствора хлорида или сульфата натрия в диафрагменном элек5

513862896

тролизере с графитовыми электродаьш,до -0,96 В соответственно, а редокспричем электролиз ведут до достиженияпотенциал регенерационных растворов

рН и редокс-потенциала в анолите отизмеряют на платиновом электроде от0,8 до 1,6 и от 0,9 до 1,2 В и в ка-носительно хлорсеребряного электрода

толите от 12,2 до 12,8 и от - 0,8 сравнения.

Т а б л и ц а I

Изобретение относится к способам регенерации селективных ионообменных фильтров, предназначенных для умягчения воды по схеме Na - Н-катионирова- ния. Цель изобретения - повьппенйе степени регенерации катионитовых фильтров и сокращение времени их обработки. Способ включает обработку фильтров регенерационньот раствором в виде 2-5%-ного водного раствора сульфата или хлорида иатрия, предварительно, обработанного в диафрагменном электролизере с Графитовыми электродами, причем на регенерацию Н-катионитового фильтра направляют аналоит с рН 0,8- 1,6 и редокс-потенциалом в пределах от 0,9 до 1,2 В, а на регенерацию Na-катионитового фильтра направляют католит с рН 12,2-12,8 и редокс-по- тенциалом от -0,8 до -0,96 В. Измерение редокс-потенциала аиолита и , католита осуществляют на платиновом электроде относительно хлорсерёбряно- го электрода сравнения. 2 табл., 1 ил. (Л

По предлагаемому способу

По предлагаемому способу (анолит)

Табл ица2

По известному

способу 16%-ный

раствор НС1 I,2 +600

Составитель В. Вилинская Редактор Н. Яцола Техред Л. Олийнык Корректор А. Тяско

Заказ IA47/12

Тираж 519

ВНИИПИ ГосударстБенного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1386289

Лрилиллиние тлбл.2

40

12

Очищенное Soffa Г

Подписное