Способ регенерации фильтра с анионитом в карбонатно-гидратной форме Советский патент 1992 года по МПК B01J49/00 

Изобретение относится к обработке воды ионным обменом и может быть использовано на ионообменных обессоливающих установках, имеющих в своем составе фильтры, загруженные анионообменными смолами, отрегенерированными с переводом в карбонатную или карбонатно-гидратную форму.

При ионообменном фильтровании на катионитах и анионитах возможно образование различных осадков (карбонатных, гипсовых, железных и др.), снижающих обменную емкость загрузки. В отдельных способах ионообменного обессоливания, а именно в карбонатной или карбонитно-гид- ратной форме, этот процесс образования осадка резко интенсифицируется. Это вызвано тем, что на анионите происходят реакции

Са + СОз СаСОз

1 Mg++ + 20H Mg(OH)2

-у

В результате этих реакций в межпоро- вом пространстве и на поверхности зерен анионита образуются карбонатные (в виде кристаллической крупки) и гидрооксидные (более легкие) осадки, которые необходимо .удалять.

Наиболее близким к предлагаемому является способ регенерации анионитов, включающий взрыхление анионитов очищенной водой с интенсивностью 3-5 л (с.м2), регенерацию анионитов 2-6%-ными

ho О -Ч

т вора.ми щелочей и отмывку водой аниони- тов от остатков регенерационного раствора. Недостаток прототипа заключается в том, что данный процесс регенерации не достаточно эффективен, так как при этом не достигается полная очистка смолы от взвеси карбоната кальция образующегося в загрузке. Даже после проведения всех циклов по регенерации анионитов в толще ионообменной смолы все равно останется часть не удаленной взвеси СаСОз. Это происходит по той причине, что известный процесс по очистке анионитов взрыхлением водой носит кратковременный характер и предназначен фактически только для расширения анионита. Для полного удаления всей взве- си.адсорбированного на загрузке карбоната кальция СаСОз методом взрыхления потребуется увеличить интенсивность подачи воды, что приведет к увеличению выноса основной части взвеси карбоната кальция СаСОз из загрузки. Но при этом процесс регенерации неизбежно удлинится во времени, а это приведет в свою очередь к ухудшению эксплуатационных и экономических показателей очистки. Но несмотря на увеличение интенсивности подачи воды на взрыхление и времени ее подачи достигнуть полной очистки от взвеси СаСОз все равно не удастся. Дальнейшее же увеличение интенсивности подачи воды приведет к выносу самой загрузки из фильтра.

Цель изобретения - повышение степени регенерации за счет удаления карбоната кальция и гидроокрида магния из загрузки.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу регенерации фильтра с ани- онитом в карбонатно-гидратной форме, включающему регенерацию анионитов и отмывку их от остатков регенерационного раствора, фильтр с анионитами до регенерации встряхивают, и выпавший при этом осадок удаляют, затем фильтр продувают водовоздушной смесью, далее углекислым- газом, а после этого оставшуюся в фильтре воду сливают.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый способ регенерации фильтра с анионитом в карбонатно-гидратной форме отличается тем, что до регенерации фильтр с анионитовой загрузкой встряхивают, в результате встряхивания основная часть взвеси карбоната кальция СаСОз, находящейся между зерен загрузки анионитовых фильтров, оседает на дно, откуда она затем удаляется, после этого фильтр продувают водовоздушной смесью, удаляя гидрооксид магния Мд(ОН)2, а затем продувают углекислым газом, растворяя тем самым мельчайшие частицы и

тончайшие адсорбционные пленки карбоната кальция СаСОз, причем после продувки оставшуюся воду сливают, удаляя вместе с водой растворившуюся в ней в виде

Са(НСОз)2 карбонатную взвесь.

Встряхивание фильтра с анионитовой загрузкой вызвано тем, чтобы отделить основную часть кристаллов карбоната кальция от зерен загрузки.

0 Выведение осадка, полученного в результате встряхивания фильтра с анионитами, позволяет освободится от основной части взвеси карбоната кальция СаСОз, отделившегося от зерен загрузки и осевшего

5 на дно фильтра.

Продувка фильтра с анионитами в карбонатно-гидратной форме водовоздушной смесью позволяет полностью отдуть гидрооксид магния Мд(ОН)2 и остатки карбона0 та кальция СаСОз .

Продувка фильтра с анионитами в карбонатно-гидратной форме углекислым газом позволяет растворить мельчайшие частицы и адсорбированные на зернах ани5 онита пленки кристаллов карбоната кальция СаСОз, расположенные в толще анионитовой загрузки, приведя их в растворимую форму в виде Са(НСОз).

Слив воды из фильтра после продувки

0 его углекислым газом позволяет эти, растворившиеся в углекислоте, мельчайшие частицы взвеси карбоната кальция вывести в растворе Са(НСОз) за пределы фильтра. Способ осуществляют следующим об5 разом.

Для частичного умягчения и обессоли- вания воду пропускают через фильтр с анионитовой .загрузкой, отрегенерированной с переводом в карбонатно-гидратную форму.

0 Фильтрование ведут известными способами. После истощения обменной емкости загрузки фильтр выводят на регенерацию. Время вывода на регенерацию определяют по проскоку в фильтрат солей или по сниже5 нию рН фильтра ниже допустимого. Концентрацию контролируемых в фильтрате ионов уточняют дополнительно в зависимости от качества исходной воды. Регенерационный раствор готовят отдельно в одной из емко0 стей для реагентов.

Перед регенерацией фильтр вместе с анионитовой загрузкой встряхивают так, что в результате этого основная часть взвеси карбоната кальция СаСОз, образовав5 шейся в результате работы фильтра и равномерно распределившейся между зерен загрузки, отделяется и опускается на дно фильтра, откуда ее выводят за пределы фильтра. Далее фильтр продувают водовоздушной смесью, в результате чего удаляют

образовавшийся на стадии фильтрования осадок гидроокиси магния Мд(ОН)2 и-остйт- ки взвеси карбоната кальция СаСОз. оста в- шиеся после встряхивания. Затем фильтр с анионитовой загрузкой продувают углекис- лым газом. В результате этого карбонат кальция переводят в растворимую в воде соль Са(НСОз)2. Кроме того, из пор между зернами загрузки удаляют мельчайшие частицы и пленки карбоната кальция, а остав- шуюся воду после продувки углекислым газом из фильтра сливают, удаляя, при этом, вместе с водой в виде раствора растворенную в ней соль Са(НСОз)2. Затем проводят непосредственно процесс регенерации, пропуская через загрузку ранее приготовленный регенерационный раствор. После этого загрузку от остатков регенерационно- гр раствора отмывают. Затем фильтр для обессоливания воды вновь включают в ра- боту. После этого цикл очистки воды повторяют..

Пример. Исходная вода из реки имеет состав, мг-экв/л

КатионыАнионы

Са.ОНСОз 2.5

Мд 2,0S04 4,0

Na+M.OСГ 3,5

Јкат.«ИО-,0Јан. 10.0

Общее солесодержание 656,34 мг/л, рН 7,28, жесткость общая 9,0 мг-экв./л, щелочность общая 2,5 мг-экв./л, расход воды 100 м3/ч.

Для фильтрации воды приняты три ани- онитовых фильтрата 2,0м типа ФИП1-2,0- 6 изготовления Таганрогского котельного завода,, анионит типа АВ-17, высота слоя анионита 2.5 м. Полная динамическая ем- кость поглощения анионита 800 г-экв./м3,. рабочая 640 г-экв./м3.

Для перевода анионита в карбонйтно- гидратную форму применяем регенерационный состав из смеси NazCOs и NaOM общей концентрации 4%, который пропу- екаем через анионитовый фильтр со скоростью 4 м/ч.

После промывки анионита в обычном режиме фильтр вводим в работу. Рабочий цикл одного фильтра длится 16,7 ч, при этом получается 558,8 м3 фильтрата или 70,8 объемов очищенной воды на объем смолы в фильтре.

Состав очищенной воды. Ионы кальция 0,53 мг-экв./л, ионы магния 0,47 мг-экв./л, общее солесодержание 97,16 мг./л, рН - 10,9, общая щелочность воды 2,0 мг-экв./я.

Так как рН воды достигла 10,9, т.е. ниже допустимой, то фильтры были остановлены

5 10 15 0

5

0

5

0

5

0

5

на регенерацию. Было прекращено поступление воды на фильтрование.

Перед регенерацией включили вибраторы, закрепленные на фильтрах. В результате вибрации, продолжавшейся 5 мин, не менее 95% карбоната кальция СаСОз, обволакивающего зерна загрузки в фильтрах, отделилось и опустилось на дно фильтров. После того вибрацию прекратили, а выпавший на дно фильтров осадок при помощи эжекторного устройства вывели за пределы фильтров. Затем были медленно открыты вентили для подачи воды и воздуха, чтобы продуть загрузку фильтров водовоздушной смесью.

В результате этой продувки был полностью вымыт осадок гидроокиси магния Мд(ОН)2 и остатки взвеси карбоната кальция СаСОз, не отделившиеся в результате встряхивания в силу того, что взвесь расположена в толще загрузок. Затем из баллона под давлением через загрузку продули углекислый газ.

В результате такой продувки карбонат кальция СаСОз был переведен в растворимую в воде соль Са(НСОз)2. При этом из пор между Зернами загрузки были также удалены мельчайшие частицы и пленки карбоната кальция СаСОз. а оставшуюся после продувки углекислым газом воду слили, удалив при этом вместе с водой в виде раствора растворенную в ней соль Са(НСОз)2. Степень очистки загрузки фильтров составила не менее 99%.

Затем вновь для перевода анионита в карбонатно-гидратную форму провели процесс регенерации, пропустив для этого через загрузку ранее приготовленный регенерационный раствор. После этого отмыли загрузку от остатков регенерационно- го раствора. Затем вновь фильтры заполнили жидкостью, включив их тем самым в работу для обессоливания и умягчения воды.

Использование предлагаемого способа ведения регенерации анионитов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества.

Повышается степень регенерации анионитов,отрегенерированных в карбонатно-гидратную форму, так как предлагаемый способ регенерации обладает большой эффективностью, позволяющей достичь полной очистки смолы от взвеси, образовавшейся при фильтровании, и что особенно важно от мельчайших частиц, в том числе от тончайших адсорбированных на зернах анионита пленок карбоната кальция.

Не происходит зарастания, а следовательно, и снижение обменной емкости ани- онитовой загрузки.

Снижается расход воды на собственные нужды и соответственно снижается количество засоленных сточных вод от обессоливающей установки.

Анионитовые фильтры могут использоваться не только для умягчения и обессрли- вания воды, но и для механического выделения на загрузке образующихся при ионообменном фильтровании осадков карбоната кальция и гидроокиси магния. Это позволит отказаться от дополнительного осветления фильтрата (от образовавшихся при ионообменном фильтровании осадков) после ионообменного фильтрования и, сле0

5

довательно, снизить за счет этого капитальные затраты и площади, необходимые для размещения установки.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ регенерации фильтра с аниони- том в карбонатно-гидратной форме, включающий регенерацию анионитов и отмывку их от остатков регенерационного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения степени регенерации за счет удаления карбоната кальция и гидроксида магния из загрузки, фильтр с анионитом до регенерации встряхивают, а выпавший при этом осадок удаляют, затем фильтр продувают водовоздушной смесью, далее углекислым газом, а затем оставшуюся в фильтре воду сливают.

Изобретение относится к обработке воды ионным обменом и может быть использовано на ионообменных обессоливающих установках, содержащих фильтры, загруженные анионообменными смолами, регенерированными с переводом в карбонатную или карбонатно-гидратную форму. Целью изобретения является повышение степени регенерации за счет удаления карбоната кальция и гидроксида магния из загрузки, В способе, включающем регенерацию анионитов и отмывку их от остатков рбгенерационного раствора, фильтр с анионитами до регенерации встряхивают, а выпавший при этом осадок удаляют, затем фильтр продувают водовоздушной смесью. далее углекислым газом, а после этого оставшуюся в фильтре воду сливают. Регене- рированные и отмытые от остатков регенерации анионитовые фильтры включают в работу. После этого цикл очистки воды повторяют. (Л С