Способ глубокого ионообменного обессоливания воды

(5)5 С 02 ) 1/4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4723148/26(56) Авторское свидетельство СССР М 812726, кл, С 02 Р 1/42, 1979.(54) СПОСОБ ГЛУБОКОГО ИОНООБМЕННОГО ОБЕССОЛИВАНИЯ ВОДЫ(57) Изобретение относится к способам глубокого обессоливания воды по двухступенчатой схеме Н - ОН-ион ирования и позволяет повысить обменную емкость Н- катионита и слабоосновного анионита в фильтрахступени, снизить расход кислоты и щелочи на регенерацию фильтров и уменьИзобретение относится к водоподготовке при глубоком ионообменном обессоливании воды на двухступенчатых установках.Цель изобретения - повышение обменной емкости Н-катионита и слабоосновного анионита в фильтрах первой ступени обессоливания, снижение расходов кислоты и щелочи на регенерацию фильтров без ухудшения качества обессоленной воды.Способ реализуют следующим образом.Исходная вода, пройдя ступень ча-катионирование, обменивает ионы кальция и магния на ион натрия и поступает на первую ступень обессоливания - Н-катионитовый и сульфат-анионитовый фильтр, где происходит обмен ионов натрия на ион водорода и хлор-ионов на сульфат-ионы, и затем на ОН- анионитовый фильтр, где происходит обмен сульфат-иона на гидроксильный ион. Образующаяся в процессе Н-катионирования в ЯО 1682322 А 1 шить количество образующихся сточных вод Способ осуществляют путем установки перед Н-катионированием и ОН-анионированиемступени ступеней ча-катионирования и сульфат-анионирования соответственно; При этом сульфат-анионит расположен в нижней зоне фильтра с Н-катионитомступени или в смеси с ним или автономной ступенью после него, Регенера-цию Н- и ОН-фильтровступени осуществляют стехиометрическими расходами кислоты и щелочи, образующимися после регенерации Н- и ОН-фильтровстудени, Регенерацию ча-катионита осу цествляют раствором Ма-солей после регенерации Н- и ОН-фильтровступени, а сульфат-анионита - раствором после регенерации Н-катионитаступени серной кислотой. 3 з.п.ф-лы,результате разложения бикарбонатов углекислота удаляется в декарбонизаторе, После декарбонизации частично обессоленная вода подается на вторую ступень обессоливания - Н- катионитовый фильтр и ОН-анионитовый фильтр, "работающие" на глубокое поглощение ионов, в основном натрия и угле- и кремниевой кислоты.Регенерацию группы катионитовых и анионитовых фильтров осуществляют ступенчато-противоточно, т.е, регенерационный раствор серной кислоты сначала поступает на Н-катионитовый фильтр второй ступени и потом на Н-катионитовый фильтр первой ступени. Регенерационный раствор едкого натра также последовательно проходит анионитовый фильтр второй ступени и анионитовый фильтр первой ступени. Регенерация сульфат-анионита в Н- катионитовом фильтре происходитодновременно с регенерацией водород-кэтионита серной кислотой. Регенерация натрий-катионита в фильтре осуществляетсянатриевьми солями, образующимися прирегенерации Н-катионитовых и энионитовых фильтров,Если перед водород-катионированиемзаменить находящиеся в исходной водеионы кальция и магния на ион натрия, обменная емкость водород-кэтионита дажепри регенерации его стехиометрическимрасходом кислоты будет достаточно высокой, Для решения этой задачи предлагаетсяисходную воду перед Н-катионированиемпропускать через Ка-катионитовый фильтр.Регенерация Ка-катионитового фильтраосуществляется натриевыми солями, образующимися в процессе регенерации Н-катионита в фильтре первой ступени.Для повышения обменной емкостислабоосновного анионита АНпо сульфат-ионампредлагается водород-катионированную водуперед ОН-энионированием пропускать черезслой анионита в сульфатной форме и осуществлять при этом обмен образующейся приН-катионированной соляной кислоты (НОна серную кислоту Н 250), Для этого в Н-катионитовый фильтр первой ступени в нижнюю зону загружается слой анионитакрупной фракции. В зависимости от соотношения в исходной воде хлорид- и сульфатионов подбирается необходимый обьем., сульфат-анионита. Сульфат-анионит такжеможет быть смешан с водород-катионитомили представлять собой автономную ступень обмена, после водород-катионирования перед ОН-анионированием,Таким образом, на анионитовый фильтрпервой ступени обессоливания поступает восновном слабый раствор серной кислоты.При этом обменная емкость ОН-анионитабудет достаточно высокой и при стехиометрическом расходе щелочи (например, едкого натра) на регенерацию,Регенерация водород-катионита и сульфат-анионита фильтра первой ступени осуществляется раствором серной кислоты, приэтом ион водорода вытесняет поглощенныйкатионитом натоий (и незначительные "проскоки" после натрий-катионирования ионовкальция и магния), а ЯО 4-ион вытесняет поглощенные анионитом хлорид-ионы, Образующиеся при регенерации растворысульфаты и хлорид натрия направляются,как было указано, на регенерацию, натрийкатионита.Обессоленная вода после первой ступени, пройдя стадию декарбонизэции (при необходимости), поступает последовательнона втооую ступень обессоливания воды, т,е,Н-катионитовый фильтр и ОН-анионитовый фильтр второй ступени, загруженный сильноосновным анионитом, например АВ,Так кэк при стехиометрическом расходереагентов на регенерацию фильтров первой ступени обессоливания качество воды может быть несколько снижено, на регенерацию фильтров второй ступени обессоливания подается реэгент с 3 - 610 кратным избытком для глубокой регенерации и ступени очистки воды. Регенерациякэтионитовых и анионитовых фильтров первой и второй ступени происходит одг 1 овременно, т,е. регенерационные растворы15 после второй ступени направляются на первую, на которой полностью поглощаются избытки кислоты и щелочи, и, соответственно,отсутствуют сбросы кислых и щелочных стоков,20 П р и м е р, Исходная вода, предварительно прошедшая очистку коагуляцией восветителе и доочистку на мехэни.ескихфильтрах, имеет следующий состав, мгэкв/кг: Са + М 2,5; Ка 1,0; НСОз 1,0; С25 1,5; 504 -1,0.Вода последовательно поступает наблок обессоливания, включающий фильтры;загруженный катионитом КУ, слой 2500мм, натрий-катионитовый; водород-катио 30 нитовьй фильтр первой ступени, в нижнейзоне которого загружен слой (400-500 мм)слабоосновного анионита АНв формеБО,Загрузка водород-катионитового фил ьт 35 ра первой ступени катионитом КУна высоту 2000-2100 мм; декарбонизатор иводород-катионитовый фильтр второй ступени, загруженный катионитом КУс высотой слоя 1500 мми анионитовый фильтр40 второй ступени, загруженный высокооснов. ным анионитом АВ.Регенерация фильтров принята ступенчато-противоточная, т.е. регенерационныйраствор поступает на ионитные фильтры45 второй ступени и далее на фильтры первойступени, На анионитовые фильтры второйступени поступает 8 - 12 о -ный растворКаОН, который на выходе из фильтра смешивается с водой, доводится до концентра 40 ции 0,5-1 ои подается на анионитовыйфильтр первой ступени, Расход 100 КаОНопределяется из расчета суммарно поглощенньх анионитов фильтрами первой и втопсй ступени, при этом избыток КаОН после55 анионитового фильтра второй ступени должен быть близким к стехиометрическому количеству, так как 40 г/г-экв снимаемыханионов,Так как анионитовый фильтр первой ступени будет поглощать, в основном, только1682322 Составитель В.ВилинскаяТехред МЛоргентэл Редактор Н, Яцола Корректор С, Черни Эаказ 3379 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Ыосквэ, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 2 анионы 50 л, его обменная емкость дажепри стехиометрическом расходе КаОН будет достаточно высокой и составит 600 - 800г-экв/м, так кук обменная емкость АН зпо анионам 504 приблизительно в 1,5 раза 5выше чем по С 1 - ионам,На водород-катионитовый фильтр второй ступени, "заработанный" катионами Ма,подается 5-10%-ный раствор Н 2504, котооый на выходе иэ фильтра имеет концентрацию 2 - 5% и поступает наводород-катионитовый и 504-анионитовыйфильтр первой ступени, в котором идет замена, поглощенных катионов Ма (катионитом) и хлор-ионов анионитом), 15соответственно Н-катионитом и 504-анионом, Образующиеся при регенерации этогофильтра натриевые соли (Ма 2504 и йэС 1) сконцентрацией до 2% поступают на регенерацию натрий-катионитового фильтра, вытесняя катионы Са и М . Так какобменная емкость катионита КУпо ионамМа в 1,5 - 2 раза выше, чем по ионам Са иМо, емкость кэтионита КУдаже при сте 2 лхиометрическом режиме регенерации будет 25достаточно высокой и составит 700 - 1000 гэкв/м,зТак как нэ водород-катионитовый и анионитовый фильтры второй ступени подаетсярасход реагентов приблизи-:ельно с 3-кратным избытком, качество обессоленной водыудовлетворяет предъявляемым требованиям, а именно содержание остаточного 510 зне более 0,2 мг/л.Таким образом, предлагаемый способ 35позволяет по сравнению с известным повысить в 1,5 - 2 раза используемую емкость Нкатионита и слабоосновного анионита вфильтрах первой ступени обессоливания, эудельные расходы кислоты и щелочи на регенерацию фильтров снизить до стехиометрических без ухудшения качестваобессоливания воды после второй ступениобессоливания. Для регенерации Ма-катионитового фильтра используются натриевые 45 соли, образующиеся при регенерации Н-катионитового и анионитового фильтров, в количестве, достаточном для его регенерации.Формула изобретения 1. Способ глубокого ионообменного обессоливания воды, включающий последовательное, блочное или параллельное Н-катионирование и ОН-анионирование первой ступени, декарбонизацию, Н-кэтионирование и ОН-анионирование второй ступени и противоточную регенерацию ионитов, о т л ич э ю щ и й с я тер, что, с целью повышения обменной емкости Н-катионита и слабоосновного анионита в фильтрах первой ступени обессоливэния, снижения расходов кислоты и щелочи на регенерацию фильтров беэ ухудшения качества обессоленной воды, перед Н-катионированием первой ступени установлена ступень Ма-катионирования, а перед ОН-анионированием первой ступени - ступень сульфат-анионировэния,2, Способ по п,1, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что, ступень сульфат-анионировэния расположена в нижней зоне фильтра с Н-кэтионитом или в смеси с катионитом или автономной ступенью после Н-катионирования первой ступени.3, Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что Н-катионитовый и ОН-анионитовый фильтры первой ступени регенерируют стехиометрическими расходами кислоты и щелочи, образующимися при регенерации Н-катионитового и ОН-анионитового фильтров второй ступени обессолидэния.4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что регенерацию фильтра ступени Ма-катионирования осуществляют раствором натриевых солей сернокислого натрия и хлористого натрия), образующимися при регенерации Н-катионитовых и анионитовых фильтров первой ступени обессоливэния воды, а сульфат-анионит регенерируют сульфат-ионами, образующимися при регенерации Н-катионитового фильтра первой ступени раствором серной кислоты.