Способ автоматического контроля истощения ионообменного фильтра

ОПИСАНИЕ ИЗОБР ЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(и 7437 И Союз Советских Социалистических Республик(23) 11 рисрите г -СССР по делам изобретений и открытии(43) Опубликовано 30.06.80, Бюллетень М 24 (45) Дата опубликования описания 30,06.80(72) Авторы втзобр егери я Д, Н, Смирнов, Н. Б, Манусова, А. Г. Попов и А. С. Дмитриев(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ИСТО 1 ЦЕНИЯ ИОНООЬМЕННОГО ФИЛЬТРАИзобретение относится к области очистки сточных вод и водоподготовкн, оно может быть использовано в системах автоматизации установок ионообменной очистки.Известен способ автоматического контроля истощения,ионообменных фильтров, основанный на сравнении электропровод- ности проб фильтрата, отбираемых на выходе фильтра и из его промежуточного слоя.Недостатком известного способа является то, что контроль процесса ведется по косвенному параметру, который не дает се. лективной информации о содсржании в фильтрате отдельных ионов.Это приводит иногда к преждевременному выключению фильтра на регенерацию, неполному использованию обменной емкости смолы по определяющему иону, например по катионам жесткости или сульфат- иону.Известен способ автоматического контроля истощения ионообменных фильтров (принятый за прототип) путем измерения концентрации одновалентных ионов, например натрия, в фильтрате. Измерение производят до проскока одновалентных ионов.Недостаток известного способа - невысокая продолжительность рабочего цикла.Это вызвано тем, что проскок ионов натрия ца выходе Н-катцонцтового фильтра до какой-либо концентрации не свидетельствует о полном истощении сорбента по натрию и о начале проскока двухвалецтцых ионов - фильтр может работать еще довольно длительное время, Другой недостаток - низкая надежность определения этого момента нз-за возможного кратковременного превышения заданной концентра О цпи натрия на выходе вследствие входны;колебаний. Целью изобретения является увелпчсццс продолжительности рабочего цикла фильтра,Поставленная цель достигается тем, что непрерывное цзмсрснзте концентрации одновалснтных попов от ее максимального зцачсцпя до заданного производят до проскока двухвалецтцых ионов в фцльтрате.Для предотвращения ложных срабатываний и повышения надежности контроля устанавливают временной интервал, равный 20 - 150 лиц от момента превышения заданного значснця концентрации одновалснтцых поцов в фпльтрате, по истечении которого фиксируют достижения заданной конпентрацпп одновалентных ионов.Способ осуществляют следующим обра 7437115 10 5 20 25 30 35 40 45 50 55 бО На фиг. 1 показана схема автоматического контроля ионообменного фильтра; на 11 иг, 2 - график временной зависимости "одержания натрия и катионов жесткости.На выходе фильтра 1 установлен промышленный автоматический концентратоггер 2 для измерения концентрации одновалентных ионов, имеющий датчик 3. Конценгратомер 2 снабжен сигнализатором пре. дельных значений, установленным на определенную величину концентрации, подбираемую экспериментальным путем, При срабатывании сигнализатора предельных значений запускается реле 4 времени, Реле устанавливается на заданный промежуток времени, по истечении которого оно подготавливает цепь сигнализатора ,истощения фильтра 5. Сигнал об истощении поступает в схему управления фильтрами после снижения концентрации контролируемого одновалентного иона до заданной величины. Если это снижение произойдет раньше срабатывания реле времени, последнее воззращатся в исходное положение, так как :игцал был ложный, вызванный колебаниями исходной концентрации одновалентного иона.Если поступающий в ионообменную колонху раствор содержит способные к обмену ионы разных элементов, то в колонке происходит их хроматографическое разделе. ние, так как различные ионы имеют неодинаковое сродство к иониту, Таким образом, цикл сорбции, например, Н-катионитового (ОН-анионитового) фильтра можно разделить на два периода:1, Поглощение всех катионов (анионов).2, Возрастание концентрации натрия(хлора) в фильтрате до величины содержания в исходной воде, Затем содержание натрия (хлора) становится больше этого значения, так как двухвалентные ионы наряду с вытеснением ионов Н(ОН- ) начинают вытеснять и ионы Ха - (С 1-). После этого содержание натрия (хлора) в фильтрате цачнет уменьшаться, пока вновь не достигнет исходной величины. Этот момент соответствует началу проскока в фильтратдвухвалентных ионов,Время, в течение которого концентрация Ха+(С 1 - ) в фильтрате превышает его цсходную концентрацию, составляет несколько часов, На эту величину и удлиняется фильтрация по сравнению с прототипом. Заданное значение концентрации назначают несколько выше номинальной исходной (в зависимости от ее абсолютного значения для предотвращения ложных сигналов при кратковременных повышениях концентрации на входе). С этой же целью устанавливают минимальное время между переходами концентрации натрия (хлора) ч ерез заданное значение, Оно должно Сыть не меньше продолжительности пикоющих одновалентных ионов, на входе фильтра с учетом его усреднитсльной способности,П р и м е р. Проверка способа проводилась на промышленной крупномасштабной цонообменной установке с Н-катионитовыми и ОН-анионитовыми фильтрами, предназначенной для очистки промывных вод гальванического производства. В качестве катионообменника служила смола КУ. Производительность установки в пределах 180 - 250 м/ч, Номинальная концентрация натрия в исходной воде - 35 мг/,г.На выходе фильтра установлсн промышленный автоматический концентратомер натрия потенцио;етричсского типа, имеющий датчик с ионоселективным измерительным электродом, Концентратомер снабжен сигнализатором предельных значений, установленным на концентрацию 50 мг/л, при срабатывании которого запускается реле гремени. Через заданный промежуток времени - 130 мин, реле времени подготавливает цепь сигнализатора истощения фильтра, который представляет собой промежуточнос реле. Сигнал об истощении гоступает в схему управления фильтрации после снижения концентрации натрия до заданного значения. Если это снижение про. изойдет раньше срабатывания реле времени, последнее возвращается в исходное по. ложние, так как сигнал был ложный, вызванный колебаниями исходной концентрации нагрия,На фиг 2 - кривые а и Ь обозначают содержание натрия, с и д - соответственно содержание катионов жесткости в течение двух фильтроциклов.Превышение концентрации 50 мг/г соответствует началу вытеснения натрия из сорбента двухвалентными ионами жесткости. При этом их концентрация в филь- трате почти не увеличивается. Процесс вытеснения сорбированного смолой натрия продолжается около 7 ч, И только при снижении его концентрации до 50 мг/л (на 15 мг/л выше номинальной исходной) происходит резкое увеличение содержания в фильтрате катионов жесткости.Превышение заданной концентрации натрия над его содержанием в исходной воде, так же как и заданный промежуток времени - 130 лаан, обеспечили подавление помех, вызванных пиковыми выбросамп исходной концентрации натрия (например, через 12 ч от начала цикла на кривой 3), При выборе заданного промежутка времени учитывалась усреднительная способность фильтра, приводящая к снижениюамплитуды и частоты колебаний концентрации натрия в фильтрате.Таким образом, в приведенном примере продолжительность фильтроцикла была повышена примерно на 10 ч, т, е. почти вдвое.ложенного способа контроля не было ни одного ложного срабатывания по причине входных колебаний концентрации натрия.Исследования, проведенные на ОН-анионитовых фильтрах той же установки, показали полную применимость предлагаемого способа для автоматического контроля их истощения до проскока сульфат-иона, Для непрерывного измерения концентрации ионов хлора в фильтрате следует применять освоенный отечественной промышленностью ионоселективный мембранный электрод.Использование предлагаемого способа (по сравнению с известным) позволит получить следующие преимущества:увеличить продолжительность р абочего цикла ионообменных фильтров, применяемых для удаления из растворов анионов и катионов с валентностью два,и выше, в 1,5 - 2 раза за счет контроля проскока двухвалентных ионов;значительно уменьшить вероятность выдачи ложного сигнала о 5 истощении фильтра, вызванного колебаниями состава исходной воды, за счет установления временного интервала от момента проскока одновалентных ионов, по истечении которого фиксируют достижение заданной концентрации одновалентных ионов; сократить расход реагентов на регенерацию ионообменных фильтров и воды на собственные нужды на 25 - 30/О за счет увеличения фильтроцикла,5Формула изобретения1. Способ автоматического контроля 10 истощения ионообменного фильтра путемизмерения концентрации одновалентных ионов в фильтрате, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения продолжительности рабочего цикла фильтра, непрерывное измерение концентрации одновалентных ионов от ее максимального значения до заданного производят до проскока двухвалентных ионов в фильтрате.20 2. Способ по п, .1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности контроля для предотвращения. ложных срабатываний, устанавливают временный интервал, равный 20 - 150 мин. от момента 2 Б превышения заданного значения концентрации одновалентных ионов в фильтрате, по истечении которого фиксируют достижение заданной концентрации одновалентных ионов.lср 1( у 111 Рд 1 рСоставптс 1 н Л. Г 1 оповТсхрсд А, КамвппниковаКорректор С. ФайнРсдакп р Т. Г 1 илипенкоЗаказ Лв 684/882 и 1-1 ПО Г 1 оиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и огкрь.г: й 113035, Москва, )К, Рау 1 нск" и на 5 д. 4/5 Тпп. Харьк. фпл, прсд. Пааент;