Фильтрационно-сорбционная очистка с использованием в качестве сорбента клиноптилолита

Методы очистки воды от солей стронция

Окислительно-сорбционный метод

т ехнология очистки воды от йода и брома, разработанная на кафедре вхпинм юргту (нпи) основана на окислительно-сорбционном методе, который предусматривает обработку воды окислителем (гипохлоритом натрия) с последующей сорбцией окисленных соединений йода и брома гидроксидом алюминия. образующийся осадок может быть утилизирован на предприятиях йодобромной промышленности с получением технических продуктов – йода и брома.

П о предложенной технологии разработан ряд модификаций модельных установок «ГАЛОГЕН», состоящих на 90-95 % из оборудования заводского изготовления. В последнее время разработан и предложен для удаления из воды брома окислительно-сорбционный метод, с использованием в качестве сорбента – активированного угля.

3.1 Использование неорганических мембран и биомоса – Ч

Неорганические мембраны не подвержены процессу радиолиза (как это нередко бывает при использовании природных мембран), а биомосы в водном растворе (точнее – в устойчивой коллоидной водной взвеси) являются хорошими комплексообразователями.

Радиолиз – это разложение химических соединений под действием ионизирующих излучений с образованием свободных радикалов. Является предметом изучения радиационной химии.

При этом ионы металлов связываются во внутрисферные комплексы, имеющие высококонденсированную гидрофобную лигандную оболочку и сравнительно легко улавливаемые неорганической мембраной. Например, при содержании в воде ионов Са²⁺ в количестве 22,5 мг/л, в режиме ультрафильтрации (при Р = 4 атм) степень задержки кальция на мембранах с использованием биомоса-Ч составляла 48,5-57,6 %, а без биомоса – 4-6 %.

Приводим результаты очистки воды от солей стронция с помощью неорганических мембран и биомоса-Ч.

Концентрация стронция, мг/л	Соотн. Стронция и биомоса в растворе	Фильтрат стронция, мг/л	Селек- тивность, %	Прони- цаемость мембраны, л/м^2 в час
0,62	1:200	0,03	95,2
11,2	1:300	3,9	65,0

Полученные данные свидетельствуют о том, что технология комплексообразования в сочетании с ультрафильтрацией перспективна для решения задач очистки воды от радионуклидов.

Нуклид – вид атомов, характеризующийся определённым массовым числом, атомным номером и энергетическим состоянием ядра, и имеющий время жизни, достаточное для наблюдения. Нуклиды делятся на стабильные (устойчивые соединения) и радионуклиды (соединения, при распаде переходящие в другие соединения, опасные по своим свойствам).

Очистку питьевой воды ведут путем фильтрации ее через колонки с природным сорбентом - клиноптилолитом. Процесс ведут на установке, состоящей из n-модулей, каждый из которых включает два фильтра, попеременно работающих в режимах сорбции и регенерации, и три емкости для сбора очищенной воды, регенерата и приготовления регенерирующего раствора. Сорбцию ведут до проскока по стронцию 0,2 - 0,5 мг/л, а регенерацию - противотоком непосредственно после завершения стадии сорбции 8 - 10 колоночными объемами 0,5 н раствора хлористого натрия, из регенерата выделяют соли стронция и кальция осаждением, а раствор после удаления осадка направляют на стадию регенерации. Сорбцию ведут со скоростью фильтрации 7 - 8 м/ч, через слой клиноптилолита не менее 2 м. Используют клиноптилолит с усредненным размером зерна 0,75 мм.

3.2.1 Описание изобретения для очистки воды от соединений стронция

Изобретение относится к ионообменным способам очистки маломинерализованных растворов и может быть использовано при получении питьевой воды из подземных, поверхностных и сточных вод, содержащих избыточное (превышающее ПДК) количество стронция.

Известен способ очистки поверхностных высокомутных вод от стабильного стронция путем фильтрации через слой природного клиноптилолита месторождения Ай-даг. В зависимости от выбранных режимов и мутности исходной воды цеолит поглощает от 15 до 75% стронция.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки питьевой воды путем ее фильтрации через слой клиноптилолита Колинского месторождения в Na-форме с зернением загрузки 0,3-0,6 мм. При этом достигается очистка воды от стронция до принятого норматива (7 мг/л). Для производственных целей предлагается использовать выпускаемые промышленностью параллельноточные натрий-катионитовые фильтры первой ступени.

К недостаткам способов можно отнести однократное использование клиноптилолитовой загрузки, что обуславливает необходимость ее периодической замены по мере отработки на новую загрузку и ведет к удорожанию способа.

Целью изобретения является создание экономической безотходной ионообменной технологии получения питьевой воды из подземных маломинерализованных вод с повышенным содержанием стронция, обеспечивающей многоразовое использование сорбента (природного клиноптилолита) и регенерирующего раствора, повышение эффективности процесса, экономия реагентов.

3.2.2 Осуществление способа

Вода состава: 60 мг/л Na + 4 мг/л Mg + 107 мг/л Са + 10 мг/л Sr стаб. фильтруется через одну из двух колонн, заполненных клиноптилолитом в Nа-форме. Высота слоя загрузки в каждом фильтре составляет 200 см, среднее зернение загрузки 0,75 мм. Вода фильтруется со скоростью 7 м/ч. Время работы колонны составляет приблизительно 84 ч. Фильтрация исходной воды прекращается в тот момент, когда содержание стронция в очищенной воде достигнет 0,5 мг/л. После этого фильтр сразу же переключается на регенерацию. Одновременно включается 2-й фильтр на очистку. Регенерация 1-го фильтра проводится противотоком 10 объемами 0,5 н. раствора NaCl со скоростью 0,25 м/г в течение 70-75 часов. Получаемый регенерат состава: 0,45 н. Na + 200 мг/л Sr + +800 мг/л Са обрабатывают Na2CO3 в соотношении экв/экв: СО₃Sr + Ca 1,1 1,0. Получающийся осадок карбонатов стронция и кальция отделяют от раствора. Оставшийся раствор NaCl с примесями ионов кальция и стронция (10-15 мг/л) повторно используется в следующем цикле регенерации.

Предлагаемый способ очистки питьевой воды позволяет организовать непрерывное получение питьевой воды, соответствующей по качеству ГОСТу 2874-82 "Вода питьевая" как в централизованном, так и децентрализованном варианте, используя как основу описанный выше модуль: в зависимости от числа модулей можно изменять производительность установки.

Предлагаемое техническое решение предполагает полную утилизацию отходов, так как получаемые после осаждения карбонаты кальция и стронция могут быть использованы в резиновой промышленности.

Многократное использование регенерационного раствора после отделения осадка, проведения процесса в режимах, обеспечивающих максимально высокую для выбранных условий регенерацию клиноптилолитовой загрузки фильтра, делает предлагаемый способ экономичным.

Получаемая после очистки вода с концентрацией стронция 0,2-0,5 мг/л может быть использована для разбавления воды с повышенным содержанием стронция, что тем самым сократит расходы на оборудование

Дата добавления: 2014-01-06