Регенерация ионообменного фильтра

При истощении ионообменного материала, то есть насыщении сорбента той или иной группой ионов до их проскока в фильтрат, производится регенерация ионитов кислотой и щелочью.

Возможность регенерации катионита (анионита), а именно, перевода его в исходную ионную форму, обуславливается обратимостью реакций ионного обмена. Напомним как работает катионит при очистке исходной воды:

R_к^-Н⁺ + Na⁺ «R_к^-Na⁺ + Н⁺,

где R_к^-Н⁺ - катионит, в котором подвижным обменным катионом является Н⁺, а неподвижным анионом - высокомолекулярная часть R_к^-;

Na⁺ - катион, поступивший на катионит.

Процесс очистки воды соответствует протеканию реакции слева направо, процесс регенерации катионита должен отвечать протеканию этой же реакции в обратном направлении. Из вышеприведенного уравнения видно, что для получения катионита в Н⁺-форме необходимо, чтобы отработанный ионит контактировал с какой-либо кислотой. Но для того, чтобы реакция регенерации протекала именно в заданном направлении, необходим избыток ионов водорода в регенерационном растворе по отношению к катионам натрия в фильтрующем материале.

На блоке СВО для данной цели используется азотная кислота - НNO₃. Реакция регенерации катионита азотной кислотой в молекулярной форме может быть записана так:

R_к^-Na⁺ + Н⁺NO₃^- ® R_к^-Н⁺ + Na⁺NO₃^-

Для обеспечения регенерации анионитового фильтра применяется соответственно щелочь, имеющую в своем составе гидроксильную группу ОН^-. На блоке СВО в качестве регенерационного раствора для различных технологических систем применяются едкий натр (NаОН) и едкое кали (КОН). Чтобы обеспечивался процесс регенерации анионита, необходим избыток гидроксильной группы ОН^- по отношению к тем анионам в фильтрующем материале. Реакция регенерации анионита едким натром в молекулярной форме может быть записана так:

R_а⁺Cl^- + Na⁺OH^- ® R_а⁺ОН^- + Na⁺Cl^-

Регенерация ионообменного фильтра производится, как правило, при наличии одного из следующих факторов:

- в фильтр загружен (дозагружен) новый фильтрующий материал, находящийся в солевой форме;

- один из показателей водно-химического режима после работающего фильтра выше нормируемого значения.

Вновь как и ранее для рассмотрения технологии регенерации ионообменного фильтра возьмем схему обвязки, как указано на рис.2.16.

Исходное состояние рассматриваемой схемы: фильтру произведена взрыхляющая промывка и он заполнен водой, вся арматура обвязки закрыта.

На первом этапе, стадии подготовки и начала регенерации, производится настройка расхода и концентрации регенерационного раствора. Собирается технологическая схема подачи промывочной воды через смеситель реагента на требующий регенерацию фильтр и далее - в бак осветленных трапных вод. Для этого необходимо открыть запорную арматуру 12, 8, 11, обеспечить подачу воды к смесителю и регулирующим клапаном 14 установить требуемый соответствующей инструкцией по эксплуатации расход через фильтр. Далее собирается схема и включается насос-дозатор, подается на смеситель концентрированный раствор реагента с таким расходом, чтобы концентрация после смесителя была 5 %. Расход концентрированного раствора устанавливается с помощью изменения хода плунжера насоса-дозатора или степенью открытия арматуры 13 на выходе из бака. Концентрация регенерационного раствора перед фильтром контролируется по показанию концентратомера и по результатам анализа проб, отобранных через пробоотборную линию 21.

Пропуск регенерационного раствора через фильтр осуществляется, как правило, один час, после чего отключается насос-дозатор и разбирается схема подачи концентрированного раствора на смеситель.

Последняя операция регенерационного цикла ионита - послерегенерационная отмывка - имеет целью удалить из слоя фильтрующего материала остатки продуктов регенерации. Для этого с помощью регулирующего клапана 14 увеличивается до соответствующего значения расход промывочной воды через фильтр. И затем через каждый час осуществляется контроль за ходом отмывки посредством анализов проб после фильтра. Объем и нормируемые величины анализов определяются соответствующими инструкциями по эксплуатации, но в любом случае контролируются значение рН и кислотность для катионитового фильтра, щелочность - для анионитового.

При достижении требуемых анализов воды после фильтра послерегенерационная отмывка прекращается (необходимо прекратить подачу воды к фильтру и закрыть всю ранее открытую арматуру).