Способ удаления растворенного кислорода

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 ц 4 С 02 Г 1/4 САН БРЕТ СВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСНОМ(21) (22) (46) овременн ка из ще 8/23-2686 098 при выситов в У 27К.Л,Анвиткин8.8)РАСТВ фило ствля а ОГО изонит обрабо- алла-вос- торого носится к техстворенного кисдоксионитов и вано для очистки нденсатов паролектростанций для озии. Цель изобого ко- сульфощелочных высокои усстворо редокс их раста в вос ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 2307.89. Бюл(57) Изобретение онологии удаления рлорода с помощью рможет быть использаммиаксодержащих ксиловых установокпредотвращения кор Изобретение относится к технологии удаления растворенного кислорода с помощью ионообменных материалов, а именно редоксионитов - ионитов, содержащих ионы металлов с.переменной валентностью, сочетающих окислительно-восстановительные и ионообменные функции, и может быть использовано для очистки конденсатов паросиловых установок тепловых и атомных электростанций, кораблей и предотвращения их коррозии в том случае, когда проводится обработка котловой воды аммиаком, либо его производными или существует опасность их аварийного выброса в систему, а также в химической промышленностиЦель изоодновременнаммиака или бретения - обеспечение ой сорбции кислорода и его производных из их ретения - обеспечение однсорбции кислорода и аммиалочных аммиачных растворовкой устойчивости редоксионэтих растворах, Способ осусорбцией растворенного кисаммиака или его производныхлочных растворов на редоксна основе сульфокатионитовтаиных раствором соли метстановителя, в качестве коиспользуют ионы двухвалентбальта при их содержании вкатионите, равном 2,89-8,52 табл. ворах.Способ осуществляют сорбцией растворенного кислорода и аммиака или его производных из щелочных аммиак- содержащих растворов на редоксиони тах на основе сульфокатионитов, обработанных раствором соли металла-восстановителя, в качестве которого используют ионы двухвалентного кобальта при их содержании в сульфокатионите, равном 2,89-8,56 мас.7.В предлагаемом способе используют сульфокатиониты КУ, КУ-8, КУ-20, КУи т,д., которые обрабатывают раствором соли двухвалентного2+ и, тем самым, переводят в Со -Форму.ЖНаибольший интерес представляет кобальтовая (11) форма катионита КУ-8 чс, который относится к иони31495304там ядерного класса и широко применяется в процессах водоподготовки.Для получения редоксионита катионит, например КУ-8 чс, массой 30 гпомещают в раствор нитрата двухвалентного кобальта концентрацией 1 моль/л,объемом 100 мл и перемешивают 2 чна магнитной мешалке. Полученный катионит промывают дистиллированной водой до отсутствия ионов кобальта вфильтрате и сушат до постоянной масьсы при 60 С. Зерна катионита окрашеныв вишневый цвет, содержание Со+составляет 2,2-2,8 мг-экв/г, плотность 0,99 г/смз, статическая обменная емкость (СОЕ) по аммиаку из0,25 молярного раствора составляетне менее б мг-экв/г, емкость по кислороду - более 8,5 мг/г. 20Экспериментально установлено, чток достижению поставленной цели приводит использование только сульфокатионитов в качестве полимернойматрицы кобальтового редоксионита. 25Попытки получить кобальтовые редоксиониты на основе других матрицпри наличии других групп (фосфоно-,карбокси- и т.д.) не привели к успеху. 30Структуру получаемого кобальтового редоксионита на основе сульфокатионита можно представить формулой:(КБО )Согде КБО - структурное звено сульфо 3катионита без противоионов,К - структурное звено полимерной матрицы, определенное природой исходногокатионита;ш - среднестатистическое число структурных звеньев, 45связанных с ионом кобальта (11), принимает любыезначения от 1 до 2;и - степень полимеризации, определяемая природой исход- .Юного катионита (обычно10000),Ион двухвалентного кобальта является сильным восстановителем толь" ко в виде комплексного соединения, которое образуется при попадании аммиака либо его производных в катионит. Существенным отличием пред 4 лагаемого редоксионита от известного,например медьсодержащего катионита,является то, что ион-восстановительСо прочно связан с функциональнымигруппами ионита и практически невымывается в раствор.4,(КБО), Со 1+бп БН +п 0++4 п ОН Наличие химической связи между ионом двухвалентного кобальта и сульфогруппами подтверждено ИК-спектрами. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют, что сорбция аммиака и кислорода является взаимосвязанным процессом. Удаление кислорода происходит за счет окисления ионов двухвалентного кобальта до трехвалентного, который, в свою очередь, становится сорбентом аммиака или его производных.Образующиеся в редоксионите аммиачные комплексы являются весьма устойчивыми в щелочных средах (для Го(1 Ндй Кст= 6 10 ). В табл. 1 приведены данйые по содержанию ионов двух- и трехвалентного кобальта в растворе при обработке кобальтовой (11) формы катионита КУ-8 чс 0,25 М раствором аммиака при различных температурах. Для сравнения здесь же представлены данные по стабильности медьсодержащего сульфокатионита при одинаковых условиях опыта. Как следует из сопоставления полученных результатов, устойчивость кобальтового редоксионита в щелочных аммиачных растворах на два с лишним порядка выше, чем у медного. Т а б л и ц а 1 Темпера- Концентрация ионов в расттура, С , воре, мг/ло Со + Со 25 40 60 80 0,85 0,31 0,25 0,41 207,9 179,8 197,4 111,2 Переход в раствор ионов меди из медьсодержащего редоксионита приводит к повышению солесодерщанив в5 149530 питающей воде выше допустимых пределов и резко снижает эффективность применения известных редбксионитов для обработки котловой воды паросило- вых установок аммиаком или его про 5 изводными,Содержание, Х Пример Редоксионит КислороКонцентрация0 , мг/л Концентрация ионовкобальта,мг/л в кондоемкость,мг/лСо (РЛО ) Началь- Конечная ная енсате КУ+Со2+КУ-8 чс+Со2 4.КУ-8 чс+СоКУ-8 чс+СоКУ+Со 8,56 6,79 2,95 2,89 8,73 91,44 93,21 97,05 97, 11 91,27 9,05 0,08 8,97 0,05 9,00 0,96 8,84 0,04 8,71 4,80 3,91 0,00 8,83 5,08 3,75 0,00 8,97 0,01 8,96 1,45 кислорода 0,00 мг/л, Кислород в системе полностью поглощен, причем дляего поглощения использовано всего 25 20 г редоксионита, Динамическая обменная емкость (ДОЕ) по аммиаку сосставляет 7, 19 мг-экв/г. Б тех же условиях ДОЕ катионита КУ-8 чс (который является наиболее эффективнымиз известных сорбентов аммиака) составляет 3,54 мг-экв/г, т,ев двараза меньше. При этом полностью снижается концентрация кислорода в фильтрате, что является существенным фактором, уменьшающим коррозию материа лов установки.Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно повыситьэффективность очистки щелочных амми аксодержащих Растворов От кислородаи аммиака за счет увеличения активной емкости редоксионита, предотвратить коррозию паросиловых установокэлектростанций, увеличить срок службы ионообменного фильтра примерно вдва раза. Формула изобретения Способ удаления растворенного кислорода сорбцией на редоксионите, на основе сульфокатионитов, обработанных раствором соли металла-восстановителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспеченияодновременной сорбции кислорода и аммиа ка или его производных из их щелоч. ных растворов при высокой устойчивости редоксионита в этих растворах,Верхний предел содержания ионов кобальта (11) обусловлен тем, что повышение содержания кобальта (11) в редоксионите свыше 8,563 приводит к сильному загрязнению конденсата ионами кобальта. Например, при увеличении содержания ионов кобальта (11) до 8,737., концентрация их в растворе возрастает в 29 раз и достигает 1,45 мг/л (пример 5). Такое содержание ионов кобальта в кондея=. сате недопустимо, так как может вызвать появление отложений на тепловыделяющих поверхностях.Содержание ионов кобальта (11),соответствующее нижнему пределу(2,89 Х), выбрано с учетом полногоотсутствия вымывания ионов кобальтав раствор при таком соотношении компонентов (пример 4) и сохранении достаточно высокой величины емкости покислороду. Дальнейшее уменьшение содержания ионов кобальта (11) в редоксионите, например до 1 Х, приводит кпадению емкости по кислороду, нижеемкости известных редоксионитов, что, .в свою очередь, нецелесообразно, поскольку приводит к необходимости увеличения загрузки фильтра.1П р и м е рВ замкнутой системе,содержащей 80 см кислорода, пропускают 150 мл раствора с концентрациейаммиака 50,15 г/л и кислорода . 9,2 мг/л через ионообменный фильтр,содержащий 100 см редоксионита КУ 2-8 чс + Со + при содержании Со.,равном 6,797 Остаточная концентрация аммиака составляет 1,54 г/л,. а 4 6В табл, 2 представлены данные по сорбции кислорода сульфокатионитами в кобальтовой (11) форме при температуре 20 С и времени экспозиции 2 ч в зависимости От содержания компонентов в редоксионите.Т а блица 27 1495304 вв качестве восстановителя используютих содержании в сульфокатионите,ионы двчхвалентного кобальта,при равном 2,89-8,56 мас.Х.1Составитель Ю.фелькушовРедактор Н.Яцола ТехредА.КравчукКорректор С.ШекмарЗаказ 4206/22 Тираж 828 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уагород, ул. Гагарина, 10