Способ автоматического контроля истощения ионообменного фильтра Советский патент 1980 года по МПК B01J1/09 C02C5/08 B01D37/04 

На фиг. 1 показана схема автоматического контроля ионообменного фильтра; на ;1иг. 2 - график временной зависимости содержания натрия я катионов жесткости.

На выходе фильтра 1 установлен промышленный автоматический концентратомер 2 для измерения концентрации одновалентных ионов, имеющий датчик 3. Конценгратомер 2 снабжен сигнализатором предельных значений, установленным на определенную величину концентрации, подбираемуго экспериментальным путем. При срабатывании сигнализатора предельных значений запускается реле 4 времени. Реле устанавливается на заданный промежуток зремени, по истечении которого оно подготавливает цепь сигнализатора истощения фильтра 5. Сигнал об истощении поступает в схему управления фильтрами после снижения концентрации контролируемого одновалентного иона до заданной величины. Если это снижение произойдет раньше срабатывания реле времени, последнее воззращатся в исходное положение, так как сигнал был ложный, вызванный колебаниями исходной концентрации одновалентного иона.

Если поступающий в ионообменную колонку раствор содержит способные -к обмену ионы разных элементов, то в колонке происходит их хроматографическое разделение, так как различные ионы имеют неодинаковое сродство к иониту. Таким образом, цикл сорбции, например, Н-катионитового (ОН-анионитового) фильтра можно разделить на два перрюда:

1.Поглощение всех катпонов (анионов).

2.Возрастание концентрации натрия (хлора) в фильтрате до величины содержания в исходной воде. Затем содержание натрия (хлора) становится больще этого значения, так как двухвалентные ионы наряду с вытеснением ионов Н (ОН ) начинают вытеснять и ионы Na-(CI-). После этого содержание натрия (хлора) в фильтрате начнет уменьшаться, пока вновь не достигнет исходной величины. Этот момент соответствует началу проскока в фильтрат двухвалентных ионов.

Время, в течение которого концентрация Na(Cl) в фильтрате превышает его исходную концентрацию, составляет несколько часов. На эту величину и удлиняетСя фильтрация по сравнению с прототипом. Заданное значение концентрации назначают несколько выще номинальной ис ;одной (в зависимости от ее абсолютного значения для предотвращения ложных сигналов нри кратковременных повыщениях концентрации на входе). С этой же целью устанавливают минимальное время между переходами концентрации натрия (хлора) через заданное значение. Оно должно быть не меньше продолжительности пикоющих одновалентных ионов, на входе фильхра с учетом его усреднительной способности.

Пример. Проверка способа проводнлась на нромышленной крупномасштабной ионообменной установке с Н-катионитовыми и ОН-аннонитовыми фильтрами, предназначенной для очистки промывных вод гальванического производства. В качестве катионообменника служила смола КУ-23. Производительность установки в пределах 180-250 . Номинальная концентрация натрия в исходной воде - 35 мг1л.

На ВЕзГходе фильтра установлен промыш5 лснпый автоматический концентратомер натрия потенциоу,етрического типа, имеющий датчик с ионоселективпым измерительным электродом. Концентратомер снабжен сигпалг-1затором предельных значений, уста0 мовленным на концентрацию 50 мг1л, при срабатывани.и которого запускается реле времени. Через заданный промежуток времени - 130 мин, реле времени подготавливает цепь сигнализатора истощения 5 фильтра, который представляет собой промежуточное реле. Сигнал об истощении поступает в схему управления фильтрации после снижения концентрации натрия до заданного значения. Если это снижение произойдет раньше срабатывания реле времени, последнее возвращается в исходное ноложние, так как сигнал был ложный, вызванный колебаниями исходной концентрации нат1рия.

5 На фиг 2 - кривые а и Ь обозначают содержание натрия, end - соответственно содержание катионов жесткости в течение двух фильтроциклов.

Превышение концентрации 50 мг/л со0 ответствует началу вытеснения натрия из сорбента двухвалентными ионами жесткости. При этом их концентрация в фильтрате почти пе увеличивается. Процесс вытеснения сорбированного смолой натрия 5 продолжается около 7 ч. И только при снижеиин его концентрации до 50 мг/л (на 15 выше номинальной исходной) происходит резкое увеличение содержания в фильтрате катионов жесткости. 0 Превышение заданной концентрации натрия над его содержанием в исходной воде, так же как и заданный промежуток времени - 130 мин, обеспечили подавление помех, вызванных пиковыми выброса55 ми исходной концентрации натрия (например, через 12 ч от начала цикла на кривой .3). При выборе заданного промежутка времени учитывалась усреднительная способность фильтра, приводящая к снижению 60 амплитуды и частоты колебаний концентрации натрия в фильтрате.

Таким образом, в приведенном примере продолжительность фильтроцикла была повышена примерно на 10ч, т. е. почти вдвое.

ложенного способа контроля не было ни одного ложного срабатывания по причине входных колебаний концентрации натрия.

Исследования, проведенные на ОН-апионитовых фильтрах той же установки, показали полную применимость предлагаемого способа для автоматического контроля их истощения до проскока сульфат-иона. Для непрерывного измерения концентрации ионов хлора в фильтрате следует применять освоенный отечественной промышленностью ионоселективный мембранный электрод.

Использование предлагаемого способа (по сравнению с известным) позволит получить следующие преимущества:

увеличить продолжительность рабочего цикла ионообменных фильтров, применяемых для удаления из растворов анионов и катионов с валентностью два и выше, в 1,5-2 раза за счет контроля проскока двухвалентных ионов;

значительно уменьшить вероятность выдачи ложного сигнала об истощении фильтра, вызванного колебаниями состава исходной воды, за счет установления временного интервала от момента проскока одновалентных ионов, по истечении которого фиксируют достижение заданной концентрации одновалентных ионов;

сократить расход реагентов на регенерацию ионообменных фильтров и воды на собстТенные нужды на 25-30% за счет ув личения фильтроцикла.

Формула .изобретения

1Способ автоматического контроля истощения ионообменного фильтра путем измерения концентрации одновалентных ионов в фильтрате, отличающийся ем что с целью увеличения продолжителмости рабочего цикла фильтра, непрерывное измерение концентрации одновалентных ионов от ее максимального значе ния до заданного производят до проскока дв -хвалентных ионов в фильтрате.

2Способ по п. 1, отличающийся темчто с целью повышения надежности контроля для предотвращения. ложнь1Х срабатываний, устанавливают временный ин тервал равнь1Й 20-150 мин. от момента превышения заданного значения концентрац и одновалентных ионов в фильтрате по истечении которого фиксируют Досшжен«е заданной концентрации одновалентных ио нов.

30 80