1
(89)CS/240900 (48) 24.10.85
(21)7773352/23-26
(22)27.03.84
(31)Ру 2193-83
(32)29.03.83
(33)CS
(46) 07.10.89. Бюл. № 37
(71)Вызкумны устав водогосподарски (CS)
(72)Вацлав Михек;(С8) (53) 528.543,7(088.8)
(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АНИОНИТНОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ДЕНИТРИФИКА- ЦИИ ВОДЫ
(57) Изобретение касается селективной дeниtpификaции воды и может быть ис.пользовано в водоснабжении и при производстве напитков. Способ включает регенерацию сильноосновного анионита, состоящего из смеси анионита в хло- ридной, сульфатной и биокарбонатной : формах, сначала раствором хлорида натрия, а затем смешанным регенерирующим раствором, содержащим сульфат-и бикарбонат-ионы, преимущественно растворами сернокислого и кислого углекислого натрия . Концентрация регенерирующих растворов составляет 10% NaCl, . и 1,4% NaHCOj. Приденитрифика- ции воды одновременно с ее умягчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществляют обработанным регенерационным раствором анионитного фильтра. 2 з.п. ф-лы, 7 табл.
о
(Л
Изобретение касается селективной денитрификации воды и может быть использовано в водоснабжении и при производстве напитков. Способ включает регенерацию сильноосновного анионита, состоящего из смеси анионита в хлоридной, сульфатной и бикарбонатной формах, сначала раствором хлорида натрия, а затем смешанным регенерирующим раствором, содержащим сульфат- и бикарбонат-ионы, преимущественно растворами ернокислого и кислого углекислого натрия. Концентрация регенерирующих растворов составляет 10% NACL, 8%NA2SO4 и 1,4%NAHCO3. При денитрификации воды одновременно с ее умягчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществляют отработанным регенерационным раствором анионитного фильтра. 2 з.п.ф-лы, 7 табл.
Изобретение относится к способу регенерации ионитовых фильтров, для устранения нитратов и компонентов жесткости воды.
i Постоянно увеличивающееся содержание нитратов в природных водах в в последнее время становится важной проблемой. Нитраты нельзя устранить из воды обычными методами, применяемыми в водоснабжении, так как при естественных, следовательно, аэроб ньпс условиях они являютя конечным, а поэтому стабильным продуктом превращения азотосодержащих соединений в почве и в воде.
Содержащиеся в воде компоненты жесткости, если их содежание превьшает значения, данные-стандартом для питьевой воды, являются помехой на некоторых предприятиях пищевой промышленности, где высокая жесткость воды вызывает, например, помутнение напитков.
Из известных способов ионообменного устранения нитратов из воды наиболее оптимальным является способ, описан- -ный в авторском свидетельстве ЧССР .№ 200907, кл. С 02 F 1/42, 1979, который позволяет селективно устранять только нитраты при сохранении остальных анионных/:компонентов воды.
Этот способ использует три формы , скльноосновного анионита, а именно
|Хлоридные, сульфатные и биокарбонатные. Которые смешиваются в определенном отношении. Недостатком этого способа
:является то, что приведенные три фор3151
мы ионита после истощения должны снова отдельно приготавливаться. Поэтому 3Tot способ можно использовать только рдя малых, однооперационньк устройств предназначенных, например, для дени- трификации питьевой воды в домашнем хозяйстве, как правило,.для приготовления искусственной пищи для грудных детей. После истощения этот слой вы- брасывается. Таким образом, метод, которьй устраняет нитраты селективно, не применим в широком масштабе. При обычной регенерации авионита устранение нитратов осуществляется за счет ухудшений физиологических свойств воды
Г
Указанные недостатки устраняет предлагаемый способ регенерации, позволяющий повторно использовать ионо- обменный слой, который селективно устраняет .нитраты, а в случае необходимости одновременно устраняет и компоненты жесткости. Сущность способа регенерации заключается в том,что де-/ нитрификационный фильтр на базе сильноосновного анионита в сульфатной, хлоридной и бикарбонатной формах или денитрификационный и умягчающий фильтр денитрификационная часть которого на базе сильноосновного анионита, а умягчающая часть на базе сильнокислого ка тионита, приводится в первой фазе регенерации.в контакт с регенерационным раствором хлорида натрия, а во второй фазе со смешанным раствором, содержащим сульфат-и бикарбонат-ионы, преимущественно растворами сернокислого и кислого углекислого натрия. При этом концентрация регенерирующих рас- творов составляет 10% NaCl, 8% и 1 ,4% NaHCO, в объеме равном 4-5 объемам анионита. При денитрификации воды с одновременным ее умягчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществляют отработанными регенерационными раство- . рами анионитного фипьтра. Преимущество предлагаемого способа регенерации состоит в том, что при экономически выгодных условиях используют сильноосновные аниониты для селективного устранения нитратов из воды при сохранении остальных анионных составляющих, а следовательно, и физиологи- ческие свойства воды. Ввиду относительно простого процесса регенерации этот способ можно использовать повторно и в более широком производствен
0 5 0 5 0 5
0
14
ном масштабе. В случае одновременной денитрификации и понижения жесткости воДы (например, для промышленного приготовления напитков) этот способ экономически выгоден тем, что раствор после регенерации анионита можно использовать для регенерации катионита.
В первой фазе восстановительного цикла осуществляется эффективная десорбция нитратов, захваченных при денитрификации относительно малым количеством раствора, содержащим ионы хлора. Анионит в этой фазе переводится преимущественно в хлоридную форму. В случае регенерации фильтра денитри- фикационного и умягчающего регенерирующий агент анионита используют одновременно для регенерации или наоборот. В следующей фазе регенер ации сильноосновной анионит переводится из хлоридной формы в смесь различных форм анионита и одновременно десор- бируются последние остатки нитратов:- из рабочего цикла.
В табл.1 представлен состав фильтрата за слоем сильноосновного анионита, регенерированного только до хлоридного цикла. Количество фильтрата в первой колонке выражено в кратных объема анионита V/V , использо-. ванного в фкльтрукнцем слое (V - объем филь.трата, V, - объем ионита).
Высота столбика фильтрующего слоя сильноосновного анионита в первом опыте 0,6 м, удельная нагрузка S 20 V.VQ . Прямоточно регенерировано 8 Уд раствора концентрацией 100 г NaCl в 1 л дистиллированной воды при S 3 V VQ ч . В ымыто 8«V, дистиллированной воды. IФильтрующий слой во втором случае представляет сильноосновной анионит высотой наполнения м. Прямоточно регенерировано 5 V, раствора, содержащего 100 г NaCl в 1 л дистиллированной воды, а потом 5 V, смешанного раствора, содержащего 85,9 г + + 14,1 г NaHCOj в 1 л дистиллированной воды при 8 3 .. Вымыто 8 V дистиллированной воды. В табл.2 приведен состав фильтрата после использования предлагаемого регенераци- онного анионита.
Из данных, представленных в табл. 1 и 2, следует, что по сравнению с результатами, полученными в первом опыте, фильтрат, получеиньй во втором
случае содержит все анноны относитель- но равномерно и соответствует норме для питьевой воды. В первом опыте вместе с нитратами устраняются и сульфаты, а в первой половине рабочего цикла и большая часть бикарбонатов. Фильтрат это - хпоридный денатурат, который содержит в 4-7 раз больше хлоридов, чем исходная вода, не удовлетворяет стандарту для питьевой воды (2,82 ммоль-л ).
В табл.3 описаны результаты с силь- ноосновным анионитом второго типа, высота наполнения которого 0,6 м,
1 (
S 45 V Vo -ч . Прямоточно регенерировано 5 VQ раствора, который содержит 100 г NaCl в 1 л дистиллированной воды и далее в 5 V смешанного раствора, который содержит 83,9 г . сульфата натрия и 14,1 г бикарбоната натрия в 1 л дистиллированной воды. Вымыто 8 Vo дистиллированной воды.
рабочей фазы Б концентрациях, соответствующих значениям нз входе. Посл истощения денитрификационной способности сильноосновного анионита, реге нерированного предлагаемым способом, не происходит повышения концентрации нитратов в фильтрате в результате са мопроизвольной десорбции из фильтру- Q ющего слоя, что важно для безопаснос ти эксплуатации денитрификационного фильтра.
В табл. 5 описаны результаты с сильноосновным анионитом второго вида 15 высота наполнителя О,6м,
X Vg - ч , прямоточно регенерировано только 4 Vffраствора, содержащего ЮОг NaCl в литр исходной воды, а потом 4 V смешанного раствора, содер 20 жащего 85,9 сульфата натрия и 14,1 г бикарбоната натрия в 1 л исходной воды при S 3 V-V ч . Вымыю 8 Vp
исходной воды. Эта регенерация удовлетворяет стандарту для питьевой й)Ш приготовлен искусственный рас- -jc „.,
.j (
твор исходной воды, которьй содержал
Аналогичным образом экономически выгодно можно регенерировать денитритолько нитрат натрия концентрацией
100 мг Л N0-. Несмотря на то, что в исходной воде содержится только азотнокислая соль, вода после прохождения через слой, регенерированный известным способом, содержит хлориды, сульфаты и бикарбонаты в количестве, соответствующем стандарту питьевой воды Это является доказательством того, что даже в экстремальном случае прояв ляется способность фильтра, регенерированного предлагаемым способом, заменить нитраты основными анионными компонентами воды.
В табл. 4 описаны результаты с сильноосновным ачионитом второго типа, высота наполнения 0,6 м, S 40 . . Прямоточно регенерировалось 5 -УО раствора, содержащего 100 г NaCl в 1 л дистиплированной воды, а потом 5 Vo смешанного раствора, содержащего 85,9 г сульфата натрия и 14,1 г бикарбоната натрия в 1 л дистиллированной воды при 5 3 V«Vo . 4 Вымыто 8 V дистиллированной воды.
Сильноосновной анионит, регенерированный предлагаемым способом, как показьтают результаты, приведенные в . табл. 4, имеет усредненный состав без экстремальных значений концентраций отдельных анионов, включая сульфаты, которые сохраняются в течение всей
рабочей фазы Б концентрациях, соответствующих значениям нз входе. После истощения денитрификационной способности сильноосновного анионита, регенерированного предлагаемым способом, не происходит повышения концентрации нитратов в фильтрате в результате самопроизвольной десорбции из фильтру- ющего слоя, что важно для безопасности эксплуатации денитрификационного фильтра.
В табл. 5 описаны результаты с сильноосновным анионитом второго вида, высота наполнителя О,6м,
X Vg - ч , прямоточно регенерировано только 4 Vffраствора, содержащего ЮОг NaCl в литр исходной воды, а потом 4 V смешанного раствора, содер- жащего 85,9 сульфата натрия и 14,1 г бикарбоната натрия в 1 л исходной воды при S 3 V-V ч . Вымыю 8 Vp
Аналогичным образом экономически выгодно можно регенерировать денитрификационный слой растворами 5 Vg 8% NaCl + 5 Vg 8% смешанного 30 регенерата, 5 V,, 8% NaCl +
+ 4,3 V 8% Na2S04+ 0,7 V 8%-NaHCO, или 4 V 10% NaCl + 4 V 10% и т.п.
в табл.6 описаны результаты с си- 35 льноосновным анионитом второго типа, высота наполнителя 1,05 м, S iZC Противоточно регенерировано 5 V раствора, содержащего 100 г хлорида натрия в 1 л исходной воды, а 40 потом 3-Vft смешанного раствора, содержащего 85,9 г сульфата натрия и 14,1 г бикарбоната натрия в 1 л
исходной воды при S Вымыто 10 V исходной воды.
3 V V,
i
Как следует из этого примера, регенерацию можно проверять и противо- точно, но денитрификационный эффект регенерированного таким образом слоя ниже, а неустойчивость концентраций
остальных анионов в фильтрате может быть более сильной.
При подготовке слоя из нового, неиспользованного анионита , поставляемого преимущественно в хлоридиой форме, лниончт приводят в контакт с раствором, содержащим сульфатные или сульфатные и бикарбонатные ионы. Подготовленный таким образом ионит готов
.к использованию и дальнейшая его регенерация осуществляется согласно изобретению.
В таблице 7 описаны результаты с сштьноосновным анионитом второго, типа, высотой 0,6 м, за которым включен сильнокислый катионит, высота наполнителя О, 15 м, S 20 V-V o ч Ч Прямоточно регенерировано 5 V рас- твора, содержащего 100 г хлорида натрия в 1 л дистиллированной воды, а потом 5 УО смешанного раствора, содержащего 85,9 г сульфата натрия, 14,1 г бикарбоната, натрия в Т л дис- тиллированной воды, при 8 3 X ч . Вымыто 8 V дистиллированной воды. Более тяжелый катионит образует нижний слой фильтра. Отношение, анио- нита к катиониту равно от 4:.1 до 12:1 Зарегистрировано понижение жесткости воды (Tfl), Однако, в отличие от ис пользования катионита в энергетике, цри понижении жесткости питьевых вод речь идет не о полном устранении каль ция и магния. Отношение анионит-кати- онит выбрано в соотнетатвии с требуемой степенью умягчения воды, емкостью ионитов и общим составом воды.
Состав фильтрата, ммоль л
NO;
Г1/2 504 |нсОз
Исходйая вода
1,53
Форму, ла изобретения
1,Способ регенерации анионитного фильтра для селективной денитрифика- ции воды, состоящего из смеси сильноосновного анионита в хлоридной, сульфатной и бикарбонатной формах, р т - личающийся тем, что.анионит сначала обрабатывают раствором хлорида натрия, а затем смешанным раствором , содержащим сульфат-и бикарбонат- ионы, преимущественно раствором сернокислого и кислого углекислого натрия,
2,Способ по П.1 о т л ,и ч, а ю - щ и и с я тем, что используют регенерирующие растворы концентрации 10% NaCl, 8% 1,4 NaHCOj в объеме, равном 4-5 объемам анионита.
З.Способ по пп.1и2 отличал Ю щ и и с .я тем, что при денитрифи- кации воды с одновременным ее умягчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществляют обработанными регенерационными растворами анионитного фильтра.
Таблица 1
-«
Г1/2 504 |нсОз С1
0,94
1,8 0,8
Таблица 2
151265110
. , Продолжение табл.2
13
I5I265I1
Продолжение табл.6
