Тема: н-катионирование

Метод Н-катионирования основан на пропуске обрабатываемой воды через катионит отрегенерируемого кислотой.

В процессе фильтрования все катиониты содержаться в воде, обмениваются на ионы Н и содержаться на катионите.

Процесс ионного обмена протекает:

H [K]+ CaCl₂<=> Ca[K]+2HCl

H [K]+MgSO₄<=> Mg[K]+H₂SO₄

H [K]+NaHCO₃<=> Na [K]+CO₂+H₂O

При H [K] природных вод в умягченной воде содержаться только кислоты. При этом кислотность фильтра получается равной суммарной концентрации хлоридов и сульфатов в обрабатываемой воде. В умягченной воде также увеличивается содержание диоксида углерода, которое необходимо удалять. Работа H [K]фильтров также характеризуется полной обменной емкостью и рабочей емкостью.

Е_р=а_н* Е_n-0,5q_уд*С_к

а_н- коэффициент эффективности регенерации, принимаемый в зависимости от удельного расхода серной кислоты q_к

q_к- имеет табличное значение, зависит от требуемой жесткости фильтрата.

0,5- доля умягчения отмывочных вод.

q_уд =4-5 м³/м³- удельный расход воды на отмывку К_Т

С_к- концентрация катионов,сумма катионов в исходной воде мг-экв/л.

Процесс H [K] применяется в схемах совместного H-Na [K], причем фильтры Na, Н могут быть соединены параллельно и последовательно.

Рис. 2.6. Схема последовательного водород-натрий-катио-нирования воды: Н₁- водород-катионитовый фильтр; Na₁, Na₂ - натрий-катионитовые фильтры первой и второй ступени; Д - дегазатор; Б - бак; Н - насос; В - вентилятор

Рис. 2.7. Параллельное Н-Na-катионирование: обозначения см. рис 2.6

Основным недостатком в работе H [K] фильтров является потребление избыточного количества серной кислоты для регенерации, отсюда следует и образование большого количества концентрации кислых сточных вод.

H [K] с «голодной» регенерацией.

Если требуется уменьшит только карбонатную Жест(Щ) может быть применена «голодная»регенерация катионита. При обычном Н-катионирование регенерация проводится с избытком кислоты больше стехиометрического количества в 1,3-2,5 раза.

При «голодной»регенерации количество кислоты на регенерацию катионита принимаем равным стехиометрическому количеству или меньше. При работе по такому способу в верхнем слое Кt будет находиться ион Н⁺, а в нижних задерживаться ионы Ca²⁺,Mg²⁺ ,Na⁺.

При осуществление H [K]с «голодной» регенерацией необходимо учитывать особенность угольной кислоты. В присутствии сильных кислот,её диссоциация подавлена. Образующиеся в верхних слоях Кt СО₂ в виде нерастворенного в воде газа проходит неотрегенерированные слои Кt, затем, когда в фильтрате нет сильных кислот угольная кислота в нижних слоях Кt частично дисоциируется.

H₂CO₃→H+HCO₃

Ион H⁺обменивается на ион Na⁺, то есть появляется вторичное щелочное отфильтровывание воды.

Варианты условий применения H [K] с «голодной» регенерацией приведене в порядке уменьшения её эффективности 0< К ≤ 0,2, 0 ≤ К ≤ 0,1, где К- характеризует количество катионов в воде, А-количество анионов в воде. 10>А>1,0, 3>А>0,3

Щ<1,0

РУ→ Na[K]

H [K] с «голодной» регенерации карбоксильных катионитов.

H [K] с «голодной»регенерации катионита серной кислотой традиционно осуществляется на сульфоуглях. Основной недостаток – низкая обменная емкость сульфоугля и поэтому отсюда следует обилие большого количества сточных вод при регенерации.

Использование катионитов КУ-2 для H [K] приводит к растрескиванию зерен Кt при регенерации серной кислотой.

В последнее время появились Кt марки амберлайт JRC-86 у которой рабочая обменная емкость по Са и Mg достигает 1600-2600 моль/л, которая не разрушается под действием серной кислоты.

В схемах умягчения с H [K] «голодной» регенерацией пропускается только часть расхода, который необходимо умягчить. После этого поток умягченной воды смешать с исходным потоком и направить на дегазатор для удаления СО₂,а затем на Na [K] фильтры.

С _общ=g₁*C₁+g₂*C₂/ Q₁+Q₂

HCO_3ост=0,8-1,0

q_н=Q₂(1-HCO_{3 ост})-расход на H [K] фильтр.

Q₂=Q_общ –часовой расход воды на умягчения.

НСО_3исх –щелочность воды после Н-Na[K] умягчения.

НСО_3исх -исходная Щ.

Использование H [K]- «голодной»регенерации приводит к уменьшению расхода реагентов на регенерацию раствора кислоты и поваренной соли и снижение концентрации сточных вод.