Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Зм’якшення води в катіонітових установках

Зм’якшення освітленої в механічних фільтрах чи водопровідної води здійснюється в катіонітових фільтрах.

Катіонітовий фільтр – це зварний циліндр, що має сферичне верхнє і нижнє дно. Геометричні розміри катіонітових фільтрів залежать від їх продуктивності, збільшуючись зі збільшенням продуктивності. Фільтри мають діаметр корпус 1÷3м, висоту 3,5 – 6,5м.

Катіонітовий фільтр на 2/3 висоти заповнюється зернистою масою катіоніту. Освітлена вода надходить в розподільчу систему, розташовану в верхній частині фільтру, проходить зверху – вниз через катіоніт і виводиться через дренажну систему з фільтру. Остання складається з колекторів та відгалужень з них, які рівномірно розподілені по поперечному перетину фільтра. До них приварені вертикальні штуцери з різьбою, на які нагвинчуються дренажні ковпачки конічної форми з повздовжніми щілинними отворами.

В промислових котельнях як катіоніт використовували сульфовугілля (його робоча температура до 60 оС). Зараз в основному використовують як катіоніт синтетичні смоли (робоча температура до 100 – 120 оС).

Визначальною характеристикою катіоніту є його іонообмінна здатність. Розрізняють повну і робочу іонообмінну здатність.

Під повною іонообмінною здатністю мають на увазі кількість г-екв Са і Mg, яку може утримати 1м³ катіоніту до моменту, коли жорсткість зм’якшеної води зрівняється з жорсткістю висхідної води.

Під робочою іонообмінною здатністю розуміють кількість г-екв Са і Mg, яку утримує 1м³ катіоніту до моменту початку збільшення жорсткості води на виході з фільтру порівняно з необхідною жорсткістю зм’якшеної води.

Очевидно, що робоча іонообмінна здатність катіоніту менша повної. Повна іонообмінна здатність сульфовугілля складає 500-550 , а синтетичних іонообмінних складає 600 – 1700 .

Робочий цикл катіонітового фільтра включає такі етапи:

- катіонування освітленої води при її русі зверху – вниз зі швидкістю 10-25 м/год, гідравлічний опір фільтра складає 4-15 метрів водяного стовпа;

- відключення фільтру з моменту вичерпання робочої іонообмінної здатності катіоніту;

- спушування катіоніту зворотним потоком хімочищеної води (знизу вверх) з метою рівномірного розподілу катіоніту в робочому об’ємі фільтра;

- регенерація катіонітового фільтру, що полягає у відновленні іонообмінної здатності катіоніту, в процесі якої регенераційний розчин подається в верхню частину фільтра, проходить через катіоніт і зливається в дренаж;

- відмивка фільтра після регенерації для видалення залишку регенераційного розчину (на спушування катіоніту і його відмивку після регенерації витрачають 4-5м³ води на 1м³ катіоніту);

- включення в роботу катіонітового фільтру.

 

а) Na-катіонування води.

Катіоніт Na – катіонітових фільтрів має формулу Na2R, де R - складова частина катіоніту, яка приймає участь в катіонному обміні

При проходженні води через катіоніт іони Са і Mg, які є у воді, обмінюються на іони Na.

При цьому протікають такі основні реакції:

Na2R + CaSO4→CaR + Na2SO4

Na2R +MgSO4 →MgR + + Na2SO4. (2-53)

а також, по аналогії з іншими солями Са і Mg неорганічних кислот, такими як CaCl2, MgCl2, Ca(NO3)2, Mg(NO3)2, Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2, що визначають постійну жорсткість води.

З бікарбонатами Са і Mg, які обумовлюють наявність тимчасової (карбонатної жорсткості води, реакції проходять таким чином:

Na2R + Ca(НСO3)2→CaR +2NaHCO3;

Na2R + Mg(НСO3)2→MgR + 2NaHCO3. (2-54)

При Nа-катіонуванні економічно-доцільним є доведення залишкової жорсткості Nа - катіонової води до значення 0,02÷0,01 .

Сумарний солевміст Nа - катіонованої води дещо зростає, оскільки 1 молекула Са молекулярною масою 40 або 1 молекула Мg молекулярною масою 24,32 заміщаються на 2 молекули з загальною молекулярною масою 2∙23=46.

Зростає лужність води, оскільки додатково утворюється бікарбонат Nа→Na(HCO3) з бікарбонатів Са і Mg (солі карбонатної жорсткості переходять в бікарбонати ).

Відновлення іонообмінної здатності катіоніту (регенерація Nа- катіонових фільтрів) здійснюється 5-8% розчином NaCl. В результаті відбувається реакція:

CaR + 2NaCl→CaCl2 +Na2R, (2-55)

а утворений СаCl2 відводиться з водою в дренаж.

Застосовують одно- і двоступеневе Nа-катіонування. Одноступеневе забезпечує залишкову жорсткість води 0,03÷0,05 , а двоступеневе – до 0,01 .

При одноступеневому Nа-катіонуванні швидкість води у фільтрі (швидкість фільтрації) залежить від жорсткості висхідної, сирої води.

При її жорсткості до 5 швидкість фільтрації до 25 м/год, при жорсткості 5÷10 швидкість фільтрації 15 м/год, а при жорсткості 10÷15 - 10 м/год.

У фільтрах 2-ої ступені швидкості фільтрації збільшується до 60 м/год.

Швидкість проходження регенераційного розчину через шар катіоніту дорівнює 3-5 м/год. Витрата солі на регенерацію фільтрів при одноступеневому Nа-катіонуванні 150÷200 г на 1 загальної жорсткості, а при двохступеневому Nа- катіонуванні для фільтрів 1 ступеню – 120÷150 г на 1 , а для фільтрів 2 ступеню – 300÷400 г на 1 жорсткості.

Лише Nа- катіонування води застосовують для зм’якшення води з невеликою карбонатною жорсткістю води (не більше 15÷20% від загальної жорсткості води).

Якщо ж величина карбонатної жорсткості співмірна з величиною постійної жорсткості, з метою нейтралізації лугу NaOH, який утворюється при розкладі бікарбонату натрію

NaHCО3→NaOH+ CО2, (2-56)

Nа-катіонування води доповнюють водень-катіонуванням води.

 

б) Водень (Н)-катіонування води.

В Н-катіонових фільтрах катіоніт має формулу НR.

При проходженні води через шар катіоніту відбуваються такі реакції.

а) із солями карбонатної жорсткості, як приклад:

2HR+ Ca(HCO3) → CaR2 + 2H2O + CO2

2HR + Mg(HCO3)2→ MgR2 +2H2O + CO2; (2-57)

б) із солями постійної жорсткості, як приклад:

2HR + Ca(SO4) → CaR2 + H2SO4

2HR + CaSiO3→ CaR2 + H2SiО3

2HR + CaCl2→ CaR2 + 2HCl (2-58)

Кислоти H2SO4, HCl, H2SiО3 та вуглекислий газ СО2 залишаються після Н-катіонітових фільтрів у розчині.

Нейтралізація кислот здійснюється лугом NaOH, який утворюється в результаті розкладу NaHCO.

Для цього потоки води після Na- і Н- катіонітових фільтрів необхідно змішати.

Карбонатна жорсткість води видаляється повністю.

Відновлення іонообмінної здатності катіоніту в Н-катіонітових фільтрах здійснюють 1%-м розчином сірчаної кислоти Н2SO4. В результаті відбуваються реакції відновлення катіоніту:

CaR2 + H2SO4→CaSO4 + 2HR,

MgR2 + H2SO4→ MgSO4 + 2HR. (2-59)

Швидкості фільтрації в Н-атіонітових фільтрах такі ж, як і в Na-катіонітових. Швидкість регенераційного розчину має бути не меншею 10м/год, щоб запобігти гіпсуванню катіоніту (СаSO4 –гіпс).

Витрати кислоти на приготування регенераційного розчину складає 50-150 г/, залежно від жорсткості і солевмісту висхідної води.

Застосовують послідовне або паралельне одно- чи двоступеневе Н-Na катіонування. Послідовне Н-Na катіонування застосовують при підвищеній жорсткості і солевмісту висхідної води.

 

в) Амоній катіонування води.

 

При застосуванні Н-катіонування є обов’язковим обладнання кислотного господарства для зберігання H2SO4, приготування регенераційного розчину, його зберігання в кислотостійких баках, наявності кислототривких насосів, трубопроводів і т.п.

Все зазначене збільшує капітальні витрати та ускладнює експлуатацію хімводоочистки. В промислових котельних і ТЕЦ замість Н-катіонування застосовують NH4 (амоній)- катіонування води.

Катіоніт в NH4-катіонітних фільтрах має формулу (NH4)R і при проходженні води через нього відбуваються такі реакції:

а) із солями карбонатної жорсткості:

2(NH4)R + Ca(HCO3)2 → CaR2 + 2NH4HCO3,

2(NH4)R + Mg(HCO3)2 →MgR2 + 2NH4HCO3; (2-60)

б) із солями постійної жорсткості (як приклад):

2(NH4)R + CaSO4 → CaR2 + (NH4)2SO4,

2(NH4)R + MgCl2 → MgR2 + 2NH4Cl,

2(NH4)R + CaSiO3 → CaR2 + (NH4)2SiO3. (2-61)

Таким чином у зм’ягченій воді появляються солі амонію і вона не є кислою.

В котлі під дією високої температури відбуваються реакції розкладу утворених в катіонітовому фільтрі солей амонію, а саме:

NH4HCO3 → NH3 + CO2 + H2O

(NH4)2SO4 → NH3 + H2SO4

NH4Cl → NH3 + HCl (2-62)

Аміак, NH3, і вуглекислий газ, CO2, видаляються з котла з парою, а кислоти H2SO4 і HCl накопичуються в котловій воді, що приведе до корозії металу елементів котла.

Тому NH4-катіонування застосовують лише разом з Na-катіонуванням.

Тоді одержаний в результаті розкладу NaHCO3 луг NaOH та наявна у воді сіль Na2CO3 реагують з кислотами, які з'явились у воді в результаті розкладу солей амонію, а саме:

NaOH + HCl → NaCl + H2O,

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + CO2. (2-63)

Утворені в котлі NaCl і Na2SO4 у вигляді шламу видаляються з продувною водою з нижніх точок котла (періодична продувка).

Регенерацію NH4-катіонітових фільтрів здійснюють 2-3% розчином сульфату амонію, (NH4)2SO4. Його витрата складає 200 г/г-екв жорсткості висхідної води.

Обмеженням у застосуванні NH4-катіонування може стати наявність у парі аміаку, якщо йдеться про використання цієї пари в тепловикористовуючих установках, поверхня нагріву яких виконана з кольорових металів (мідь, латунь).

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Очистка води від грубодисперсних домішок | Деаерація живильної води
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 1675; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.034 сек.