Способ автоматического регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов и устройство для его осуществления

Союз Соввтсимх Социапмстичвских "- Рвспублик АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ) При елам зобрвтвя ютрмт Опуб писания 19,0779 а опубликов вторнобретения) Заявитель сударственный научно-исследовательский институт цветных металлов 4) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯРОЦЕССА ИОНООБМЕННОЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ РАСТВОИ УСТРОЙСГВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА твенно, изучая состояние воды и неп основана на выходящей и, Проскок ме оды, на-даляемот изменение эл ое в сигнал для пере нерацию, Однако изм ости одного лишь фильтр сведения вследствие левого состава раство ются системы регулиро авненин качества исхоряется какое.нита, позволяю.состоянию рфа удобно исполь. ионообменные ижением окранов из обра.раб атыпать последние слои Изобретение относится к способам и устроиствам для проведения процессов ионообменнойнейтрализации растворов, в частности к способами устройствам для автоматического регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов сточных вод, и может быть использованов химической н металлургической промышлен.ностях,В таких процессах неприемлемо использованиев роли датчиков реле времени или расходомеров,которые автоматически выводят фильтры на регенерацию по прошествии определенного времени и после пропускания определенного количества жидкости, потому что состав исходного раствора изменяется в широких пределах,Для успешной работы системы автоматического регулирования процесса ионообменной нейтра.лиэации сточных вод необходимо предусмотретьвозможность прямой или косвенной индикациистепени истощения фильтра и использовать соот.ветствующий сигнал для переключения установки на регенерацию и обратно,Об обработке ионитныхфильтров можно су.дить косвенно по качеству выходящей из фильтслоя ионита,Первая группа методов нии какого-либо свойства пример электропроводнос 3 го иона в фильтрат вызыв проводности, преобразуем ключения фильтра на реге рение электроцроводи та может дать ошибочные возможных изменений со ра, Более надежной явля вания, основанные на ср ной и выходящеи воды.В другой группе методов изме нибудь свойство самого слоя ио щее судить о приближении его к ботки, Для этой цели, например,зовать специальные окрашенные В смолы и визуально следить за дв щенного слоя при поглощении ио батываемой сточной воды или об кислотно. основным индикатором15 20 25 30 3по ходу потока и определять приближение про.скока по началу изменения окраски в этих слоях Известен способ автоматического регулирования процесса иопообменной нейтрализации раст. воров, например сточных вод, путем регулирования подачи регенерируюшего раствора в зави симости от электропроводности слоя ионитз 11.Однако в известном способе возможно форми ровзние ложного сигнала обработки ионитного фильтра или отсутствие сигнзлз при проскоке сорбируемых компонентов, что обуславливает низкую надежность регулирования этого способа. Известное устройство для автоматического регулирования процесса нейтрализации сточных вод состоит иэ проточного реактора-смесителя,доззтора"реагента, датчйка и регулятора процесса. В этом устройстве автоматическое дозирова ние резгента осуществляется в эависимости от, величины рН сточных вод на входе и выходе реактора иэодромным регулятором, связанным с дозатором и рН-метрзми 23 Основным недостатком этого устройства является сложность системы автоматического регулиров ания.Кроме того, при мзлой концентраций стоковотношение их объемв к стехиометрическомуобъему дозируемого реагента очень велико, чтотребует особо тщательного перемешиванйя этихрастворов и соответственно усложней 11 я конструкции реактора смесителя. При резком повыше. нии ко 1 щейтрации стоков возможно запаздывание подачи реагентови реактор, что может при. вести к проскоку сточных вод и соответственно обуславливать низкую нздежность работы уст.ройства,С целью повышения надежности регулирования" процесса, предотвращения проскока и увеличе. ния срока службы ионита, подачу регенерирующего раствора осуществляют с коррекцией поуровню верхней подвижной-грйщВГ слоя"иойи- ". тз йо достижении 75.95%-нои степени истощения обменной емкости ионита,а отключение подачи - по достижении 5-25% ной степени истощения,а датчик выполнен в виде слоя понята; связанного с регулятором дозаторзреагента посредством штока, укрепленного на решетке, помещенной на поверхности слоя.Предлагаемьщ способ осуществляется следующим образом: в колонку с испитом необходимое количество иощпз задают по высоте слоя) снизу подают нейтрализуемый раствор, По мере нейтралйзаций раствора и, соответствеййо перехода мойита нз одной ионной формй в 1 Фугую, йроисходит пропорциональное измененйе высоты слоя, что позволяет вести контроль степени от. работки фильтра и обеспечивает с помощью што ка" ,ймоящегося на,поверхности-слоя, автоматическое включенив н отключение системы регене. 4рации в момент соответствия степени истоще.ния фильтра заданному значению.Явление изменения размеров зерен (в особен.ности слабодиссоциирующих ионитов) в водныхрастворах при измерении их ионной формы обуславливзется большей набухаемостью солевыхформ, вследствие большей гидратации в нихпротивоионов. Так, например, при переходе карбоксильного катионита КБ - 4 х 10 из натриевойформы в водородную наблюдается уменьшениедиаметра зерен ионита на 40%;Таким образом, при переходе карбоксильногокзтионита иэ солевой формы в водородную иобратно происходит значительное уменьшение илиувеличение высоты слоя ионита, которое можетбыть использовано в качестве источника сигналадля автоматического регулирования процесса.П р и м е р, Колонка с карбоксильным катионитом КБ - 4 х 10 (йа+) используется для нейтрализации кислых растворов при их сбросе в канализацию,Колонка представляет собой трубу из оргстекла диаметром 10 см, в которую загружают 800 г(в пересчете на сухую смолу) катионита с обменной емкостью 10,1 мг экв,/г, находящегосяна 75% в йз - и на 25% в Н - форме, Через колонку пропускают со скоростью 200 мп/минводный рзствор с кислотностью 0,1-0,5 г-ион НлВ процессе обработки катионита до ззданногоуровня, который соответствует переводу в Н -форму 75% общей обменной емкости смолы,было очищейо 20 л кислого раствора, При этомвысота слоя ионита уменьшилась с 32 (исходноесостояние) до 18 см. Для регенерйии кзтионита через колонку пропускают с той же скоростью5%-ный раствор йаОН до увеличения высотыслоя до исходной. После регенерации колонкус ионитом используют снова для нейтрализациикислых растворов.В качестве датчика предлагаемого устройства" кайтроля и автоматического регулирования процесса нейтрализации растворов используют ко.попку, содержащую слой ионита, На йоверхностислоя иойита помещают решетку или сетку, соединенную штоком с регулятором, который связан с дозатором регенерирующего раствора, Формирование датчика сигнала, поступающего на регулятор, производится с помощью инока, занимающего по мере усздки или набухания слоя .ионита положение, соответствующее включениюили выключению дозатора регенерирующего устройства,На чертеже изображено устройство дпя автоматического регулировзния процесса ионообменной нейтрализации растворов.Устройство включает колонку 1 с поддерживающей решеткой 2, на которой лежит слой ио.нита 3, На поверхностислоя ионита свободнолежит решетка или сетка 4, соединенная со што673611 Формула изобретения ЦНИИПИ Заказ 4005/ираж 1034 Подписное Филиал Г 1 П 1 "Патент", Ужгород, ул. Проектн 5ком 5, передвигающемся по мере перемещенияверхнего уровня слоя ионита (прн его набухании или усадке), Верхний конец штока соединенчерез гибкий тросик 6. с тумблером 7, включен.ным в электрическую цепь электромагнитногоклапана 8 и цепь сигнальной лампы 9, Клапанустановлен на линии подачи регулирующего раст.вора, поступающего из бака 10,Предлагаемое устройство при нейтрализациикислых растворов карбоксильным катионитом 1 Овсолевой форме работает следующим образом,ИсходньпЪ раствор поступает в нижнюю частьколонны 1, проходит через слой понята 2, 3 исбрасывается. По мере отработки ионита вследствие усадки слоя его поверхность и соответственно решетка 4 со штоком 5 опускаются, По истощении обменной емкости ионита до 75% в ре.зультате натяжения тросика 6, изменяется поло.жение рычага тумблера 7, и электромагнитныйклапан 8 открываетлинию подачи регенерирующего раствора, Одновременно включается сигнальная лампа 9. По мере регенерации ионита поверхность слоя поднимается вместе со штоком5. Шток давит на рычаг тумблера и по завершении регенерации переводит его в верхнее положение, в результате чего электромагнитный кла.пан перекрывает подачу регенерирующего раст 1вора и отключается сигнальная лампа. Системаприходит в исходное состояние.Предлагаемое устройство по своей конструк.ции значительно проще известного и обеспечива.. ет полную нейтрализацию растворов вне зависи.мости от колебаний концентрации кислоты и общего солевого состава.Предлагаемые способы и устройство позволяют осуществлять автоматическую очистку кислыхшахтных вод, кислых или щелочных растворов 6химических и металлургических производств, а также могут использоваться как составная часть ионообменных установок, в частности, для деми. нерализации воды. 1, Способ автоматического регулирования про. цесса ионообменной нейтрализации растворов, например сточных вод, путем регулирования подачи регенерирующего раствора, отличающий. ся тем, что, с целью повышения надежности регулирования процесса, подачу регенерирующего раствора осуществляют с коррекцией по уров. ню верхней подвижной границы слоя ионита.2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения проскока и увеличения срока службы ионнта, подачу регенернрующего раствора осуществляют по достижении 75-95%. ной степени истощения обменной емкости ионн. та, а отключение подачи - по достижении 5- 25%-ной степени истощения.3, Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее нонитовый фильтр, датчик, регулятор и дозатор реагента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и новы. щения надежности его работы, датчик выполнен в виде слоя ионнта, связанного с регулятором дозатора реагента посредством штока, укрепленного на решетке, помещенной на поверхности слоя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент США У 3558279, кл. 210-25, 1971, 2. Авторское свидетельство СССР Яф 398508, М. кл:С 02 С 5/02, 1971.