ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Применение ионитов для умягчения воды из "Ионообменные смолы" Первым промышленным применением ионного обмена явилось использование цеолитов натрия для умягчения воды, предложенное [185—187] в 1905 г. Разработанный тогда способ умягчения воды, позднее подвергавшийся изменениям как в отношении состава ионита, так и в отношении аппаратурного оформления, до сего времени считается наиболее простым и рациональным [296]. [c.77] Преимущества применения умягченной воды в промышленности и быту рассматриваются в многочисленных обзорах и статьях [5, см. также 23, 32, 36, 68, 118, 218, 224, 241, 246, 247, 256, 291, 402, 404, 407-409, 417—419, 446, 447, 469, 491, 492, 498, 508, 516, 560, 569]. Необход11мость умягчения воды в системах водоснабжения обусловлена двумя важнейшими причинами. Вода с высоким содержанием солей кальция, магния, железа и марганца без дополнительной обработки непригодна для питания паровых котлов. Нри работе котлов в результате испарения воды и удаления газообразных продуктов образуется осадок нерастворимых солей указанных выше металлов, отлагающийся в виде накипи, постепенно забивающей сечение труб и вызывающей коррозию металла. При стирке и мытье белья в жесткой воде жирные кислоты мыла образуют с содержащимися в воде ионами металлов нерастворимые осадки, вызывающие непроизводительный расход мыла и снижающие его моющую способность. [c.77] Эти трудности могут быть устранены несколькими способами 1) применением конденсата, 2) применением реагентов, образующих комплексные соединения с ионами металлов, 3) умягчением воды горячим содово-известковым способом, 4) умягчением холодным содово-известковым способом и 5) ионным обменом, включающим процессы умягчения и деионизации параллельным пли последовательным методом. [c.77] На многих промышленных установках воду с нулевой жесткостью легко можно получить конденсацией пара из системы паро-снабженпя. Этот способ является но существу дестилляцией и имеет экономическое значение лишь при наличии источников пароснабжения. [c.77] Умягчение воды возможно путем связывания ионов кальция и магния с образованием комплексных соединений, что предотвращает осаждение этими ионами мыл, сульфатов, карбонатов, фосфатов и т. д. Для этой цели применяются различные комплексообразующие реагенты, часто обладающие весьма высокой эффективностью. [c.78] В зависимости от требований, предъявляемых к умягченной воде в отношении качества, и производительности системы водоснабжения умягчение может производиться тремя различными методами ионного обмена. [c.78] Па выбор метода умягчения воды (ионный обмен или другие методы) оказывают влияние многочисленные факторы, как, нанример 1) состав воды, 2) назначение воды, 3) требуемая производительность установки, 4) габариты установки и 5) намечаемые сроки амортизаипи. Во многих системах промышленного водоснабжения используются химические методы водоумягчения (содово-известковый пропесс) для удаления основной массы обще жесткости с пос.ледующим доумягчением методом ионного обмена. [c.79] Здесь мы ограничиваемся рассмотрением способов умягчения воды, основаипых на ионном обмене. Все же уместно отметить, что и другие методы умягченпя пмеют важное значение как в промышленном, так п в бытовом водоснабжении и во многих случаях используются в сочетании с ионным обменом. [c.79] При анализе процесса умягчения воды методом ионного обмена необходимо отдельно рассмотреть ряд вопросов 1) характер равновесия при умягчении 2) сравнение процессов в статических и динамических условиях 3) влияние состава воды 4) влияние удельного расхода регенерирующего вещества и 5) влияние факторов, вызывающих изменение скорости ионного обмена. [c.80] Совершенно очевидно, что умягчение с высокой полнотой удаления солей, обусловливающих жесткость, достигается в тех случаях, когда равновесие реакций (1) и (2) в достаточной степени смещено вправо. Чем больше константы равновесия для этого направления реакции, тем больше эффективность данного ионита. Однако необходимо учитывать, что увеличение эффективности умягчения неизбежно сопровождается снижением эффективности регенерации. Следовательно, иониты, константа равновесия которых обеспечивает далекое протекание реакции слева направо, обладают высокой эффективностью, но применение их оказывается непрактичным вследствие неудовлетворительного протекания регенерации. Для силикатных и сульфосмоляпых катионитов условия равновесия обеспечивают достаточную эффективность умягчения при одновременной высокой эффективности регенерации. Карбоксильные же катиониты обладают столь высоким сродством к катионам щелочноземельных металлов, что эффективность их регенерации (при помощи хлорида натрия) оказывается слишком низкой для практического использования при умягчении. Поэтому для умягчения обычно применяют или синтетические сульфосмолы или неорганические силикатные катиониты. Карбоксильные иониты также могут применяться для умягчения воды, но в этом случае регенерацию отработанного или истощенного ионита производят при помощи двухступенчатого процесса первая ступень—регенерация кислотой, вторая—едким натром. [c.80] Регенерирующий раствор—хлорид патрия (10-про-центный) катионируемый раствор—500 мг/л хлорида кальция (в пересчете па карбонат кальция). [c.82] Факторы, влияющие на скорость ионного обмена. Существует ряд факторов, определяемых как типом ионита, так и условиями его применения, оказывающих значительное влияние на скорость ионного обмена и, следовательно, на обменную емкость и остаточную жесткость фильтрата. Важнейшими из них являются 1) размер зерен (зернение) ионита, 2) тип ионообменной реакции. [c.83] Концентрация электролитов в неумягченной воде—500 мг/л (в пересчете на карбонат кальция) расход регенерирующего раствора 134 л/жз расход катионируемого раствора 268 л/м /мин прекращение работы фильтра при проскоке 1 % (5 мг/л). [c.83] При одинаковом размере зерна скорость обмена раз.личных ионитов неодинакова. Скорость обмена зависит от таких факторов, как удельная поверхность, плотность геля и состав зерен. [c.85] Для большей части сульфокатионитов скорость фильтрования при обмене не имеет важного значения, так как увеличение ее с 0,13 до 1,3 м 1м -мин снижает обменную емкость всего на несколько процентов. Скорость регенерации имеет более важное значение, но все же увеличение скорости поступления регенерирующего раствора с 0,13 до 0,5 м 1м мин оказывает. лишь ограниченное влияние (рис. 42 и 43). [c.85] Вернуться к основной статье