Способ автоматического регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК C02F1/42 G05D27/00 C02F1/42 C02F101/10 C02F103/16 C02F103/34 

Изобретение относится к способам и устро ствам для проведения процессов ионообменной нейтрализации растворов, в частности к способам и устройствам для автоматнческого регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов сточных вод, и может быть использовано в химической и металлургической промышпенностях. В таких процессах неприемлемо использование в роли датчиков реле времени или расходомеров которые автоматически выводят фильтры на регенерацию по прошествии определенного времени и после пропускання определенного количества жидкости, потому что состав исходного раствора изменяется в широких пределах. Для успешной работы системы автоматического регулирования процесса ионообменной нейтрализации сточных вод необходимо предусмотреть возможность прямой или косвенной индикахрш степени истощения фильтра и использовать соответствующий сигнал для переключения установки на ретенерадаю и обратно. Об обработке ионитныхфильтров можно судить косвенно по качеству выходящей из фильт ра воды и непосредственно, изучая состо шие слоя ионита. Первая группа методов основана на измерении какого-либо свойства выходяпхей водьс, например электропроводности. Проскок удаляемого иона в фильтрат вызывает изменение электропроводности, преобразуемое в сигнал для переключения фильтра на регенерацию. Однако измерение злектропроводиостИ одиого лишь фильтрата может дать ошибочнь1е сведения вследствие возможных изменений солевого состава раствора. Более надежной являются системы регулирования, основанные на сравнения качества исходной и выходящей воды. В другой группе методов измеряется какоенибудь свойство самого слоя ионита, позволяйщее судить о приближении его к состоянию 9t aботки. Для зтой цели, например, удобно использовать специальные окрашенные ионообменные смолы и визуально следить за движением окрашенного слоя при поглощении иоиов из обрабатываемой сточной воды или обрабатыпать кислотно-основным индикатором последние слои

.по ходу потока и определять приближение проскока tio началу изменения скрасьси в этих слоях. Известен способ автоматРтескЪго регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов, например стошых вод, путем регулирования подзШ регенерирующего раствора в зависимости от электропроводности слоя ионита 1. Однако в известном способе возможно форми рованне лоююго сип1ала обработки ионитного фильтра или отсутствие сигнала при проскоке ю сорбируемых компонентов, что обуславливает низкую надежность регулированй;и этого способа.

Известное устройство для автоматического регулировання процесса нейтрализэции сточных ,5 вод состоит из протошого реактора-смесителя, ЙйШЬ йреагента, Дайнйа и pefynJiTOpir процесса. В этом устройстве автоматшшскбе дозирование реагента ос ществдяется в зависимости от, величины рН стбчнь1х вод на вх6де и вь1ходе JQ реактора изодромным perj HTopoM, связанным с дозатором и рН-метрами 2.

Основным недостатком этого устройства является сложность системы автоматического регулирования.25

Кроме того, при малой концентраций стоков отношение их объемов к стехиометрическому объему дозируемого реагента очень велико, что требует особо тщательного перемеШйвйшя этих растворов и соогветств(гнноус:лойШей1|яконст- зо рукции реактора смесителя. При резком повышении концеятращш стркрв возможно запаздывание подачи реагентов в реактор, ето может привести к проскоку сточных вод и соответственно обуславливать низкую надежкость работы устррйства.

С цел1Е.ю noBbJUieicw йадеяшЬсти регулйрования Крбцёсса, предотвращения, проскока и увеличения срока службы иошта, подачу регенерирующего раствора осуществляйЕот с коррекцией по 40 уровню верхней .подвижной г{ ШМ1&Г зШи&ни- тгпо достижении У5-95%-н6й степениистощения обмеинрй емкости ионита,а отключение подачи по достижении 5-2§%-ной степени истощения, а датчик выполнен в виде слоя нЬнита; связанно- j го с регулятором дОзйтОр реагента посредством штока, укретЫенного на рещетке, помещеиной на поверхности слоя.

Предлагаемьш способ осуществляется следующим образом: в колонку с ионитом (необходимое количество ионита задают по высоте слоя) осизу подают Еейтрализуемый раствор. По мере нейтрализацв растаора и, Соот1вётстве1ш6 перехода мовита IB одной ионной фор1йй в Щтую,

гфбйСХОЯИТ щ)Ьпорциональйое измене1йе высоты 55 слоя, что позволяет вести контроль степени отработки фильтра и обеспечивает с помощью штоШ,Т10Шящегося на,пОйерхностй СЛОЙ, автоматическое вклю«1ение и отелюче ше системы регенерации в момент соответствия степени истощения фильтра заданному зlшчe шю.

Явление изменения размеров зерен (в особенности слабодиссодаирующих ионитов) в водных растворах при измерении их ионной формы обуславливается, большей набухаемостью солевых форм, вследствие большей гидратации в них противоионов. Так, например, при переходе карбоксильного катионита КБ-4x10 из натриевой формы в водородную наблюдается уменьшение диаметра зерен ионкта на 40%.

Таким образом, при переходе карбоксильного катионита из солевой формы в водородную и обратно происходят значительное уменьшение или увеличение высоты слоя ионита, которое может испр; ьзрвано в качестве источника сигнала щтя автоматического регулирования процесса.

П р и м е р Колонка с карбоксильным катионитом КБ-4x10 (Na) используется для нейтрализации кислых растворов При их сбросе в канализацию.

Колонка представляет собой трубу из оргстекла диаметром 10 см, в которую загружают 800 г (в пересчете на сухую смолу) катаонита с обменной емкостью 10,1 мг«экв./г, иаходящегося на 75% в Na- и на 25% в Н-форме. Через колонку пропускают со скоростью 200 МП/мин водный раствор с кислотностью 0,1-0,5 г-яонп/п В процессе обработки катионита до заданного уровня, который соответствует переводу в Н- форму 75% общей обменной емкости смолы, было очищено 20 л кислого раствора. При этом высота слоя ионита уменьшилась с 32 (исходное состояние) до 18 см. Для регенерШцш катионита через колонку пропускают с той же скоростью 5%-ный раствор NaOH до увеличения высоты сдоя до исходной. После регенерации колонку с ионитом используют снова для нейтрализации кислых растворов.

В качестве датчика предлагаемого устройства Шйтроля и автоматического регулирования процесса нейтрализации растворов используют колонку, содержащую слой ионита. На йоверхности слоя и01Ша помещают решетку или сетку, со дииенную щтоком с регулятором, которьга связан с дозатором регенерирующего ргютвора; Формирование датф{ка сигнала, поступающего на регулятор, производится с помощью штока, занимающего по мере усадки или набухания слоя . иоиита положение, соответствующее включению или выключению дозатора регенерирующего устройства.

На чертеже изображено устройство для автоматического регупировашш процесса ионооС мен ной нейтрализации растворов.

Устройство включает колонку 1 с поддерживающей решеткой 2, на которой лежит слой ионита 3. На поверхнрсти слоя ионита свободно лежит решетка или сетка 4, соединенная со щто