 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Методы ионного обмена
Обработка воды методом ионного обмена заключается в фильтровании воды через слой ионообменного материала (ионита), практически нерастворимого в воде, но способного взаимодействовать с содержащимися в обрабатываемой воде ионами примесей.
Иониты, обладающие свойствами обменивать катионы, называются катионитами, а иониты, обладающие свойством обменивать анионы - анионитами. Ион, который отдает ионит взамен поглощаемых ионов примесей воды, называют обменным.
1) Метод Н-катионирования основан на фильтровании воды через катионит, отрегенерированный кислотой. Протекающие при этом процессы могут быть представлены следующими реакциями:
2RH+Ca(HCO3)2 «R2Ca+2H2O+2CO2
2RH+MgCl2 «R2Mg+2HCl
2RH+Na2SO4 «2RNa+H2SO4
где R - комплекс матрицы и функциональной группы без обмен- ного иона (его принято считать одновалентным).
Назначением Н-катионирования является удаление всех катионов из воды с заменой их на ионы водорода. Соли кальция (Са2+), магния (Mg2+) и натрия (Nа+) переходят в свободные кислоты (HCl, H2SO4, HNO3, и т.п.). При этом жесткость Н-катионированной воды снижается до 0,01 мг-экв/дм3 и ниже, а щелочность удаляется полностью, так как выделяющиеся в воду ионы водорода реагируют с бикарбонат-ионами
Таким образом, при Н-катионировании одновременно с основным процессом происходит разрушение бикарбонатной щелочности воды. Фильтрат приобретает кислотность, равную остаточной концентрации ионов Н+ (сумме присутствующих Cl-, SO42-, NO3-). Поэтому
Н-катионированная вода является кислой и непригодной для питания паровых котельных агрегатов. В схемах химического обессоливания на ВПУ ТЭС процесс Н-катионирования применяется в сочетании с анионированием.
2) Метод ОН-анионирования основан на фильтровании воды через анионит, отрегенерированный щелочью. Взаимодействие Н-катионированной воды с анионитом можно представить в виде следующих реакций:
2RОH+ H2SO4 ® R2SO4+2H2O
ROH+ HCl ® RCl+H2O
ROH+ HNO3 ® RNO3+H2O
Переход в воду ионов ОН- приводит к повышению ее рН, что сопровождается диссоциацией слабых кислот Н2СО4 и Н2SiО3 и переводу их в ионное состояние. Следовательно, они также могут участвовать в реакциях обмена, но лишь при использовании высокоосновных анионитов:
2RОH+H2CO3 ® RHCO3+H2O
2ROH+H2SiO3 ® RHSiO3+H2O
Анионирование производится с целью удаления из воды анионов. При сочетании катионирования с анионированием происходит химическое обессоливание воды.
Качество воды после обработки (одна ступень обессоливания):
- общая жесткость 
, мг-экв/дм3, не более 0,001;
- солесодержание S, мг/дм3, не более 5.
3) Метод Na-катионирования основан на фильтровании воды через катионит, отрегенерированный поваренной солью. При этом происходят следующие реакции:
2RNa+Ca(HCO3)2 «R2Ca+2NaHCO3
2RNa+MgCl2 «R2Mg+2NaCl
2RNa+СаCl2 «R2Са+2NaCl
Назначением Na-катионирования является удаление из воды катионов кальция и магния в обмен на эквивалентное количество катионов натрия. При этом жесткость воды снижается, щелочность не изменяется, а солесодержание несколько увеличивается.
Одноступенчатым Na-катионированием можно получить воду с остаточной жесткостью до 0,1 мг-экв/дм3, в схеме двухступенчатого Na-катионирования обеспечивается остаточная жесткость фильтрата менее 0,01 мг-экв/дм3.
4) Метод Na-Сl-ионирования основывается на применении катионита в Na-форме и анионита в Cl-форме; регенерация обоих ионитов проводится раствором поваренной соли. Метод Na-Сl- ионирования используется для умягчения и снижения щелочности воды.
Сl-ионирование осуществляется после предварительного Na-катионирования. При пропуске Na катионированной воды через сильноосновный анионит в Cl-форме протекают реакции обмена анионов, содержащихся в воде, на ионы хлора, находящиеся в анионите:
2RCl+Na2SO4 ® R2SO4+2NaCl
RCl +NaNO3 ® RNO3+ NaCl
RCl + NaHCO3 ® RHCO3+ NaCl
В результате сорбции ионов 
снижается щелочность обрабатываемой воды.
Метод Na-Cl ионирования следует применять при соотношении анионов в исходной воде 
и суммарной концентрации сульфатов и нитратов не более 3 мг-экв/дм3.
Качество воды после обработки:
- общая жесткость , мг-экв/дм3, не более 0,010;
- общая щелочность 
, мг-экв/дм3, от 0,1 до 1,0.
2.2.2Обработка воды методом термического обессоливания
Обработка воды методом термического обессоливания заключается в получении дистиллята. При нагревании водных растворов молекулы воды приобретают энергию, превышающую силы молекулярного сцепления, и выносятся в паровое пространство. Ионы и молекулы примесей, содержащихся в воде, не имеют такого запаса энергии и при невысоких давлениях переходят в пар лишь в очень незначительном количестве. Таким образом, в процессе кипения водных растворов можно разделить воду и содержащиеся в ней примеси.
Дистилляция реализуется в испарительных установках. Вещества, загрязняющие воду, остаются в объеме испаряемой воды и удаляются из испарителя с продувкой. Конденсат вторичного пара содержит лишь незначительное количество нелетучих примесей, поступающих в него за счет капельного уноса испаряемой воды.
Качество дистиллята определяется его общим солесодержанием и другими показателями:
- общая жесткость , мг-экв/дм3, не более 0,001;
- солесодержание S, мг/дм3, не более 0,5.
3 Описание лабораторных установок.
3.1Установка для реагентной обработки и фильтрования воды.
Пробную коагуляцию и умягчение воды методами осаждения накипеобразователей проводят в стеклянных колбах-смесителях вместимостью 0,5-1,0 дм3. Реагенты дозируют в виде растворов, отмеривая их количество мерными цилиндрами вместимостью 25-50 см3 или с помощью бюреток. Для фильтрования используют механический фильтр с зернистой загрузкой или прибор, состоящий из вакуумного насоса, колбы Бунзена и воронки Бюхнера с бумажным фильтром. Принципиальная схема установки представлена на рисунке 1.
1 - смеситель; 2 - исходная вода; 3 – реагенты-осадители; 4 - раствор коагулянта; 5 - раствор флокулянта; 6 - обработанная реагентами вода; 7 - механический фильтр; 8 - осветленная вода.
Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки для предварительной очистки воды.
Растворы реагентов:
-известковое молоко Ca(OH)2 с концентрацией Си;
-раствор соды Na2CO2 c концентрацией Сс;
-раствор коагулянта Al2(SO4)3 или FeSO4 с концентрацией Ск.
- раствор флокулянта ПАА с концентрацией Сф.
Поиск по сайту: