Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Расчет рабочего процесса на неполностью регенерированной катонообменной колонке

Расчеты и экспериментальные исследования показали, что при обессоливании пресных вод рабочий период колонки, заполненной не полностью регенерированным катионитом, можно определять по тем же уравнениям или диаграммам в безразмерных координатах, приняв восстановленную обменную емкость за полную. Непременным условием при этом должно быть практически полное извлечение натрия.

Затраты кислоты для полного извлечения из слоя ионов натрия зависят от ионного состава отработанного слоя. Если ионы натрия составляют некоторую долю в воде, а следовательно, и в отработавшем слое, то расчет регенерации, приводящей к полному удалению натрия, ведут по наиболее трудно десорбируемым ионам — ионам кальция. Действительно, кислота, подаваемая на катионит, вначале реагирует со слоем в кальциевой форме и извлекает кальции в виде соответствующей соли. Последняя, передвигаясь по слою, вытесняет натрий из нижней части катионита. Необходимо, чтобы при регенерации из слоя удалилось такое количество ионов кальция, которое соответствовало бы содержанию ионов натрия в слое (или превышало его). Пользуясь уравнением для расчета расхода реагентов, находят соответствующее значение.

Итак, в результате неполной регенерации в нижней части слоя, освобожденного при соответствующих затратах кислоты от ионов натрия, содержатся ионы кальция и магния. Расчеты показывают, что при Н-катионировании пресных вод минерализованностью до 10—20 мэкв/л в фильтрате за счет вымывания из неотрегенерированной части слоя присутствуют всего 0,1—0,05 мг/л кальция и магния, т. е. на уровне чувствительности комплексонометрического метода их определения. Вот почему на первой ступени обессоливания можно использовать не полностью отрегенерированный катнонит, свободный от ионов натрия.

Полная обменная емкость ионита есть химическая характеристика сорбента. Реализовать ее при эксплуатации ионита практически невозможно. Для экономических расчетов принято относить затраты реагентов к объему обессоленной воды, т. е. к величине рабочей обменной емкости. При регенерации восстанавливается примерно 60% емкости.

При обмене ионов водорода на ионы кальция и магния в силу их лучшей сорбируемости используется большая часть восстановленной емкости. В связи с этим экономически выгодно сорбировать раздельно щелочные и щелочноземельные катионы: первые — при относительном расходе кислоты 250—300%, вторые—170— 200% от стехиометрического. При совместной их сорбции расход кислоты соответствует менее полному использованию восстановленной емкости, т. е. большему относительному расходу.

Условия, способствующие максимальному использованию восстановленной обменной емкости, т. е. минимальному относительному расходу реагентов, будут следующие. При заданных высоте слоя ионита, исходной концентрации солей и скорости пропускания воды полнота использования ионита определяется главным образом величиной допускаемого проскока. В проскоке будут в основном наименее сорбируемые ионы натрия. Фронт сорбции натрия в колонне образуется и перемещается так, как если бы концентрация ионов натрия равнялась общему содержанию солей в воде. В связи с этим в ходе вытеснения натрия его ионы будут переходить в фильтрат в виде концентрационной «волны», пик которой совпадает с проскоком солей жесткости. Итак, отделять натрий от кальция и магния целесообразно. Но в каком количестве выводить натрий в фильтрат, являющийся исходным раствором для обработки на анионите, определяется свойствами последнего.

Н-катионированная вода представляет собой смесь тех кислот, соли которых присутствовали в исходной воде, т. е. в основном угольной, соляной и серной кислот. Угольная кислота в присутствии более сильных представлена как растворенный в воде диоксид углерода, большая часть которого может быть удалена продувкой воздухом в декарбонизаторе.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики