Регенерация фильтра смешанного действия
Перед регенерацией смесь ионитов должна быть разделена. Обычно ее разделяют гидравлическим путем, подавая воду снизу вверх со скоростью и интенсивностью, достаточными для подъема всего слоя. Катионит как более тяжелый оседает раньше анионита. Иногда эту операцию повторяют 2—3 раза. Для разделения ионитов необходимо и достаточно, чтобы их плотности в набухшем состоянии различались на 100—150 кг/м3.
Слой катионита занимает нижнюю часть колонны до среднего дренажа, а анионит — верхнюю часть над средним дренажем.
После разделения слоев проводят регенерацию, одновременно направляя раствор щелочи сверху вниз, а кислоты снизу вверх с выходом растворов в средний дренаж, либо регенерируя каждый слой поочередно таким же образом, но защищая нерегенерируемый ионит от попадания чужеродного реагента потоком обессоленной воды вместо соответствующего регенеранта.
В отдельно работающих слоях менее отрегенерированным, как правило, является нижний слой; в фильтре смешанного действия в связи с перемешиванием ионитов и солевые, и основные формы сорбентов распределены равномерно по всему слою. Поэтому для оценки степени регенерации ионитов здесь целесообразно Пользоваться уравнением, а не проводить послойный расчет.
Очевидно, полное разделение смеси, в 1 м3 которой содержится 5-109 пар «катионит—анионит», маловероятно. Невероятно и переведение солевых форм ионитов в полностью рабочие хотя бы потому, что по линии раздела у среднего дренажа на анионит будет попадать кислота, а на катионит — щелочь. Поэтому необходимо определить, влияние неполноты деления и неполноты регенерации ионитов на качество и количество обессоленной воды.
Исходя из практической необратимости реакций, протекающих на смешанном слое, можно утверждать, что наличие некоторой равномерно распределенной части солевых форм ионитов не должно сказаться на качестве фильтрата. Оно вызовет лишь уменьшение продолжительности рабочего периода фильтра, которое соответствует доле солевых (отработанных) форм хотя бы одного из ионитов смешанного слоя. Однако присутствие солевых форм анионита или катионита, способных к гидролизу, можно рассматривать как вариант обратимости реакций.
Были проведены исследования сорбции смешанным слоем ионов, образующих негидролизующиеся соединения. Наличие в фильтре смешанного действия частично отработанных ионитов имитируется смешиванием полностью отрегенерированных ионитов с их левыми формами, анионитом в хлоридной и катионитом в натриевой формах. На фильтр высотой слоя 40 см со скоростью 30 м/ч подавали Н-катионированную воду, в которой были хлор-, бикарбонат- и бисиликат-ионы в количествах соответственно 1,0, 0,5 и 0,2 мэкв/л.
Опыты показали, что наличие в смешанном слое даже половины сорбента в солевой форме не сказывается на качестве фильтрата. Уменьшился только его объем при введении в фильтр 50% анионита в Сl-форме. Смешанный слой, содержащий половину отработанного катеонита, не уменьшал выхода обессоленной воды, что вполне закономерно, поскольку обессоливалась Н-катионированная вода. Эти опыты, как и теоретические расчеты, указывают на независимость качества воды, прошедшей через фильтр, от полноты регенерации и полноты разделения перед регенерацией ингредиентов смешанного слоя, когда формы ионитов не гидролизуются. Распределение зерен ионитов после регенерации должно быть максимально равномерным.