Способ осуществления ионообменного процесса Советский патент 1982 года по МПК B01J39/00 

I

Изобретение относится к способам осуществления ионообменного гфоцесса и может быть использовано в цветной металлургии, в химической и пищевой промышленности, в теплоэнергетике и очистке сточных вод.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ осуществления ионообменного процес- 0 ее путем пропускания обрабатываемого раствора через неподвижный слой ионообменного материала супермагнитной модификации lj .

Недостатком известного способа яв- is ляется ограниченность скорости процесса обработки растворов, которая обусловлена тем, что супермагнитный характер ионитов достигается и выявляется лишь при размере гранул не зо менее О мкм. Такой размер частиц позволяет осуществить ионный обмен при объемной скорости лишь до kQ удельных объемов в мае.

Цель изобретения - ускорение процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом осуществления ионообменного процесса путем пропускания обрабатываемого раствора через неподвижный слой Ионообменного материала , при этом ионообменный материал берут в виде объемного, проницаемого, пористого блока, состоящего из сферических частиц размером 0,2-10 мкм при толщине рабочего слоя lO-iO мм, а в качестве объемных проницаемых пористых блоков берут трубы, диски, стержни, цилиндры, стаканы, тела сложной конфигурации.

Пример 1. Ионообменное изделие в виде трубы (высота 100 мм, внешний диаметр 110 мм, внутренний диаметр 72 мм) из сульфированного стиролдивинилбензольного сополимера, имеющего следующие параметры: удельная поверхность 121 , объем пор 0,8 мг/г, коэффициент проницаемости 1,810 см/с, содержание сульфогрупп 2,1 г экв/л, помещают в стеклянный стакан, снабженный герметизирующей крышкой и уплотийтельными резиновыми кольцами. Установку герметизируют с помощью зажимных болтов, при этом внутренняя полость ионообменного трубчатого изделия отделяется от наружной полости, образованной внешними стенками ионообменного изделия и внутренней поверхностью оргстеклянного стакана. При проведении операции сорбции обрабатываемый раствор поступает в наружную полость, просачиваясь через стенки ионообменного фильтра и выходит через верхний штуцер внутренней полости прямое направление. При промывке и элюации растворы поступают через нижний штуцер внутренней полости и выходит через верхний штуцер наружной полости - обратное направление. Во всех опытах раст воры подаются под напором 1 мм вод.с Умягчение природной,воды осущест вляют следующим образом. Ионообменное изделие переводят в Na-форму путем пропускания в прямом направлении 5 л 10 -ного раствора по варенной соли в течение 10 мин и отмывают 5 л деионизированной воды. Исходную воду состава, г/л: хлориды 92, сульфаты 552, натрий + калий 210, кальций 102, магний 75, общее солесодержание 1320 пропускают в прямом направлении со скоростью 120 л/ч. Первые 90 л фильтрата содержат кальция + магния менее 1 мг/л В последующих порциях фильтрата жест кость постепенно нарастала и сравнялась с жесткостью исходной воды (11,3 мг/экв/л) на 110 л фильтрата. Практически полная (98%-ная) регенерация ионообменного фильтра достирается при пропускании через него в обратном направлении 1,6 л Ю -ного раствора NaC со скоростью 120 л/ч (время пропускания 7 мин) с последую щей промывкой 2 л умягченной воды с той же скоростью и в том же направлении (В мин). Таким образом, продолжительность цикла сорбция-элюация составляет в данном случае менее 1 ч. Проведено 20 циЮюв сорбция-элюация, при которых получены полностью воспроизводимые результаты. Э2 С помощью стандартного гранульного ионита КУ-2-8 соответствующая глубина очистки и регенерации достигается (при равном объеме загруженного ионита в колонну с h : d 3 : О при скорости пропускания очищаемого раствора и элюента 20 уд.об/ч (10,8 л/ч). Продолжительность цикла сорбция-элюация составляет 5,5 ч. Пример 2. Очистку промсточной воды от меди проводят следующим образом: ионообменное трубчатое изделие переводят в Н-форму путем пропускания 1,5 л 10 -ного раствора серной кислоты и отмывают водой до слабокислой (pHix5) реакции (скорости пропускания 120 л/ч). Исходный раствор содержит 1,5 г/л. серной кислоты и 0,6 г/л меди. Этот раствор пропускают в прямом направлении со скоростью 120 л/ч через установку с ионообменным трубчатым . фильтром. RiepBbie 60 л фильтрата содержат менее 0,5 мг/л меди. В последующих фильтрата содержание меди постепенно нарастает и к 70 л дости -ает 0,5 г/л. Практически полная () регенерация ионообменного фильтра достигается при пропускании через него в обратном направлении 1 л серной кислоты со скоростью 120 л/ч (время пропускания 0,5 мин) с последующей промывкой водой с той же скоростью в том же направлении (2 мин). Средняя концентрация меди в элюате 1 г/л. Таким образом, продолжительность полного цикла сорбция-элюация в данНОМ случае составляет 33 мин. Проведено t5 циклов сорбцйи-элюации, при этом получены полностью воспроизводимые результаты. С помощью стандартного гранульного катионита КУ-2-8 соответствующая глубина очистки и регенерации достигалась (при равном объеме загруженного ионита в колонну с h : d 3 : 1) при скорости пропускания очищаемого раствора и элюента 10 уд.об/ч (5, л/ч). Продолжительность цикла сорбция-элюация составляет ч. Приме р 3. Ионообменные изделия в виде свечёвого фильтра (высота 1бО мм, толщина стенок и днища 15 мм, из пирокатехин-формальдегидного полимера, имеющего следующие па