RU2305070C2 - Method of purification of the water by the weakly-dissociable polydispersed ionites - Google Patents
Method of purification of the water by the weakly-dissociable polydispersed ionites Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305070C2 RU2305070C2 RU2005123891/15A RU2005123891A RU2305070C2 RU 2305070 C2 RU2305070 C2 RU 2305070C2 RU 2005123891/15 A RU2005123891/15 A RU 2005123891/15A RU 2005123891 A RU2005123891 A RU 2005123891A RU 2305070 C2 RU2305070 C2 RU 2305070C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- inert material
- water
- coarse
- ion
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к технике ионообменной очистки воды с помощью полидисперсных слабодиссоциируемых ионитов, включающих слабокислотные катиониты и низкоосновные аниониты, и может быть использовано в теплоэнергетике и других областях промышленности.The invention relates to techniques for ion-exchange water purification using polydisperse weakly dissociable ion exchangers, including weakly acid cation exchangers and low-basic anion exchangers, and can be used in power engineering and other industries.
Известен способ очистки воды в фильтре, загруженном слабокислотным полидисперсным катионитом, включающий пропускание очищаемой воды нисходящим потоком через карбоксильный катионит, периодическую взрыхляющую промывку всего слоя катионита с последующей его нисходящей регенерацией раствором серной кислоты (см. журн. «Энергосбережение и водоподготовка», №1, 2003 г., с.25-28).A known method of purifying water in a filter loaded with a weakly acidic polydisperse cation exchange resin, comprising passing a purified water in a downward flow through a carboxylic cation exchange resin, periodically loosening the washing of the entire cation exchange resin layer with its subsequent downward regeneration with a solution of sulfuric acid (see journal. “Energy Saving and Water Treatment”, No. 1, 2003, p. 25-28).
Недостатками указанного способа являются его невысокая производительность, связанная с высоким гидравлическим сопротивлением слоя загрузки катионита, который имеет полидисперсный гранулометрический состав в пределах 0,3-1,2 мм, а также вымывание мелких рабочих фракций ионита из фильтра при взрыхляющей промывке.The disadvantages of this method are its low productivity, associated with high hydraulic resistance of the cation exchanger loading layer, which has a polydisperse particle size distribution in the range of 0.3-1.2 mm, as well as leaching of fine working fractions of the ion exchanger from the filter during loosening washing.
Наиболее близким техническим решением является способ очистки воды полидисперсными ионитами, включающий пропускание очищаемой воды в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала и отделенный от него зоной свободного пространства, загрузку со слоем полидисперсного ионита. Непосредственно на слое ионита размещен слой крупнозернистого фильтрующего инертного материала, имеющий высокую механическую прочность и плотность больше 1 г/см3, но меньше плотности используемого ионита, обеспечивающий снижение гидравлического сопротивления слоя загрузки и повышения производительности способа ионообменной очистки воды. Периодическую промывку и регенерацию слоев осуществляют в направлении снизу вверх в плотном слое (см. патент РФ №2206520, C02F 9/02, B01J 47/02, опубл. 20.06.2003 г.).The closest technical solution is a method of treating water with polydisperse ion exchangers, including passing purified water in a top-down direction through a floating layer of inert material and separated from it by a free space zone, loading with a layer of polydisperse ionite. Directly on the ion exchanger layer is a layer of coarse-grained filtering inert material having high mechanical strength and density greater than 1 g / cm 3 but lower than the density of the ion exchanger used, which reduces the hydraulic resistance of the loading layer and improves the productivity of the ion-exchange water treatment method. Periodic washing and regeneration of the layers is carried out in the direction from the bottom up in a dense layer (see RF patent No. 2206520, C02F 9/02, B01J 47/02, publ. 06/20/2003).
Однако данный способ предназначен только для использования в нем сильнодиссоциированных ионитов, для регенерации которых по традиционной прямоточной технологии требуется значительный избыток химических реагентов. Поэтому применение противоточной регенерации в данном способе позволяет сократить избыток реагентов, но влечет сложные технологические приемы по ее реализации. Использование в этой противоточной технологии слабодиссоциированных ионитов не эффективно, так как известно, что при использовании слабодиссоциированных ионитов для очистки воды их регенерация при прямоточной технологии проводится практически стехиометрическим расходом химических реагентов, то есть практически без их избытка (см. Б.Е.Рябчиков «Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования», Москва, ДеЛи принт, 2004 г., с.118).However, this method is intended only for use in it highly dissociated ion exchangers, for the regeneration of which by traditional direct-flow technology requires a significant excess of chemicals. Therefore, the use of countercurrent regeneration in this method can reduce the excess of reagents, but entails complex technological methods for its implementation. The use of weakly dissociated ion exchangers in this countercurrent technology is not effective, since it is known that when weakly dissociated ion exchangers are used for water purification, their regeneration with direct-flow technology is carried out with practically stoichiometric consumption of chemical reagents, that is, practically without their excess (see B.E. Ryabchikov “Modern water preparation methods for industrial and domestic use ”, Moscow, DeLi print, 2004, p.118).
Кроме того, промывку материалов загрузки осуществляют в плотном слое, что не позволяет эффективно выводить примеси из спрессованных частиц ионита и фильтрующего материала без увеличения расхода воды и энергетических затрат.In addition, the washing of the loading materials is carried out in a dense layer, which does not allow to efficiently remove impurities from the compressed particles of ion exchanger and filter material without increasing water consumption and energy costs.
Изобретение направлено на создание способа, позволяющего расширить область применения слабодиссоциируемых полидисперсных ионитов, повысить срок их службы, снизить потери рабочих фракций ионита и повысить производительность способа очистки и эффективность использования этих ионитов в сочетании с более простой нисходящей прямоточной регенерацией.The invention is aimed at creating a method that allows you to expand the scope of weakly dissociable polydisperse ion exchangers, increase their service life, reduce the loss of working fractions of the ion exchanger and increase the performance of the purification method and the efficiency of use of these ion exchangers in combination with simpler downstream regeneration.
Поставленная задача достигается тем, что очищаемую воду пропускают в направлении сверху вниз через плавающий слой инертного материала и отделенный от него зоной свободного пространства слой слабодиссоциируемого полидисперсного ионита с размещенным непосредственно на нем слоем крупнозернистого фильтрующего инертного материала, имеющего высокую механическую прочность и плотность больше 1 г/см3, но меньше плотности используемого ионита, осуществляют периодическую взрыхляющую промывку слоя ионита со слоем крупнозернистого фильтрующего инертного материала при скорости восходящего потока 15-20 м/час, обеспечивающей послойное их расширение на всю высоту зоны свободного пространства, и подают регенерационный раствор в направлении сверху вниз и последовательно пропускают его через слои инертного материала, крупнозернистого фильтрующего материала и ионита.This object is achieved in that the water to be purified is passed in a downward direction through a floating layer of inert material and a layer of weakly dissociable polydisperse ionite separated from it by a free space zone with a layer of coarse-grained filtering inert material directly placed on it having high mechanical strength and density greater than 1 g / cm 3 , but less than the density of the ion exchanger used, carry out a periodic loosening washing of the ion exchanger layer with a coarse-grained filtering layer of its inert material at an upward flow rate of 15-20 m / h, which ensures layer-by-layer expansion to the entire height of the free space zone, and the regeneration solution is fed from top to bottom and successively passed through layers of inert material, coarse filter material and ion exchanger.
Высота зоны свободного пространства составляет 10-100% от общей высоты слоя ионита и слоя крупнозернистого фильтрующего инертного материала.The height of the free space zone is 10-100% of the total height of the ion exchanger layer and the layer of coarse filter inert material.
В качестве крупнозернистого фильтрующего инертного материала используют, например, сополимер стирола и дивинилбензола.As a coarse filter inert material, for example, a styrene-divinylbenzene copolymer is used.
Гранулометрический состав сополимера стирола и дивинилбензола составляет 0,5-3,0 мм, что значительно больше, чем гранулометрический состав 0,3-2,0 мм слабодиссоциируемых полидисперсных ионитов. Данный материал обладает высокой механической прочностью. Для примера, зерно сополимера разрушается при нагрузке 15-20 кг на зерно, а зерно любого ионита разрушается при нагрузке 0,4-1,2 кг на зерно.The particle size distribution of the styrene-divinylbenzene copolymer is 0.5-3.0 mm, which is significantly larger than the particle size distribution of 0.3-2.0 mm of weakly dissociable polydisperse ion exchangers. This material has high mechanical strength. For example, the copolymer grain is destroyed under a load of 15-20 kg per grain, and the grain of any ion exchanger is destroyed under a load of 0.4-1.2 kg per grain.
На фиг.1 представлена схема способа очистки воды слабодиссоциируемым полидисперсным ионитом на стадии очистки и регенерации, на фиг.2 - схема в режиме промывки.Figure 1 presents a diagram of a method of purifying water with a weakly dissociable polydisperse ionite at the stage of purification and regeneration, figure 2 is a diagram in the washing mode.
Фильтр 1 содержит штуцер 2 для подачи очищаемой воды, регенерационного раствора и вывода потока после взрыхляющей промывки, верхнее распределительное устройство 3, соединенное со штуцером 2, штуцер 4 для отвода очищенной воды, отработанного регенерационного раствора и подачи восходящего потока для взрыхляющей промывки, нижнее распределительное устройство 5, соединенное со штуцером 4, плавающий слой инертного материала 6 и загрузку, состоящую из слоя слабодиссоциируемого полидисперсного ионита 7 и расположенного на нем слоя крупнозернистого фильтрующего инертного материала 8. Между слоями плавающего инертного материала и крупнозернистого фильтрующего инертного материала находится зона свободного пространства 9 (фиг.1).The filter 1 contains a
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Очищаемую воду подают в фильтр 1 через штуцер 2 и верхнее распределительное устройство 3. Вода проходит нисходящим потоком последовательно плавающий слой инертного материала 6, слой крупнозернистого фильтрующего инертного материала 8 и слой слабодиссоциируемого полидисперсного ионита 7. Вывод очищенной воды производят через нижнее распределительное устройство 5 и штуцер 4. Неперемешивание слоев загрузки обеспечивается разностью плотностей зерен крупнозернистого фильтрующего инертного материала и ионита. Крупнозернистый фильтрующий инертный материал, например сополимер стирола и дивинилбензола, защищает слой полидисперсного ионита, имеющего низкие гидравлические характеристики, от загрязнений и механического разрушения за счет снижения гидравлического сопротивления, так как основную нагрузку до 90% по сопротивлению принимает верхний слой высокопрочного и крупнозернистого сополимера стирола и дивинилбензола (фиг.1).The purified water is fed into the filter 1 through the
После завершения рабочего цикла проводят процесс промывки (фиг.2) и последующую регенерацию (фиг.1) с целью соответственно вывода примесей и восстановления обменной емкости ионита. Для этого через штуцер 4 (фиг.2) и нижнее распределительное устройство 5 подают восходящий поток воды для взрыхляющей промывки загрузки со скоростью, обеспечивающей послойное расширение загрузки. При таком режиме промывки мелкие рабочие фракции ионита не вымываются с потоком воды. При этом объем загрузки расширяется и занимает зону свободного пространства 9. Благодаря возникающему эффекту внутрислоевого трения происходит эффективный процесс очистки поверхности зерен фильтрующего материала и ионита от загрязнений. Плавающий инертный материал свободно пропускает поток воды с примесями во время взрыхления и задерживает целые зерна загрузки.After completion of the working cycle, the washing process (Fig. 2) and subsequent regeneration (Fig. 1) are carried out with the aim of respectively removing impurities and restoring the exchange capacity of the ion exchanger. To do this, through the nozzle 4 (figure 2) and the
Далее через штуцер 2 и распределительное устройство 3 нисходящим потоком подают регенерационный раствор, пропускают его нисходящим потоком через все слои и выводят отработанный регенерационный раствор через нижнее распределительное устройство 5 и штуцер 4 (фиг.1)Next, through the
Пример 1.Example 1
В параллельноточный водород-катионитный фильтр диаметром 2000 мм загружают слабокислотный катионит типа MAC-3, IRC-86, С-104 или CNP-80 импортного производства с гранулометрическим составом 0,3-1,2 мм, плотностью 1,15-1,20 г/см3 и в количестве 3800 л на высоту 1,2 м. В качестве крупнозернистого фильтрующего инертного материала используют гранулированный сополимер стирола и дивинилбензола с гранулометрическим составом 0,8-2,0 мм и плотностью 1,05 г/см3, расположенный на слое катионита. Высота слоя фильтрующего инертного материала составляет 300 мм. В качестве инертного материала плавающего слоя используют полиэтилен низкого давления с гранулометрическим составом 2-5 мм и плотностью 0,95 г/ см3, нижний слой которого на 200 мм ниже верхнего распределительного устройства 3. Высота зоны свободного пространства 9 составляет 1000 мм. Очищаемую воду с содержанием взвешенных веществ 7-8 мг/л, общей жесткостью 4,5 мг-экв/л и общей щелочностью 3,5 мг-экв/л пропускают со скоростью 30 м/час, то есть с расходом 94 м3/час в направлении сверху вниз последовательно через слой плавающего инертного материала, слой фильтрующего инертного материала и слой катионита. На выходе из водород-катионитного фильтра очищенная вода имела содержание взвешенных веществ менее 0,5 мг/л, общую жесткость 1,7 мг-экв/л, общую щелочность 0,7 мг-экв/л. Качество очищенной воды полностью соответствует требованию качества подпитки тепловых сетей по карбонатному индексу для температуры нагрева до 130°С.Imported low-acid cation exchange resin of type MAC-3, IRC-86, C-104 or CNP-80 is imported into a parallel-flow hydrogen-cation exchange filter with a diameter of 2000 mm with a particle size distribution of 0.3-1.2 mm, density 1.15-1.20 g / cm 3 and in the amount of 3800 l to a height of 1.2 m. As a coarse filter inert material, a granular copolymer of styrene and divinylbenzene with a particle size distribution of 0.8-2.0 mm and a density of 1.05 g / cm 3 located on a layer of cation exchanger. The height of the layer of filtering inert material is 300 mm. As an inert material of the floating layer, low-pressure polyethylene with a particle size distribution of 2-5 mm and a density of 0.95 g / cm 3 , the lower layer of which is 200 mm lower than the
При увеличении общей щелочности в очищенной воде свыше 1,0 мг-экв/л водород-катионитный фильтр отключается на регенерацию. С этой целью предварительно подают в фильтр воду в направлении снизу вверх со скоростью потока 15-20 м/час с целью взрыхляющей промывки фильтрующего слоя и слоя катионита, которые находятся во взвешенном состоянии и послойно занимают весь объем фильтра. При этом слой плавающего инертного материала не пропускает зерна сополимер стирола и дивинилбензола, но пропускает нерастворенные загрязнения, задержанные слоем сополимера во время фильтрации очищаемой воды. Послойное расширение загрузки необходимо по причине недопущения выноса мелких рабочих фракций катионита из фильтра. После завершения взрыхляющей промывки подают регенерационный раствор 0,7%-ной серной кислоты нисходящим потоком со скоростью 10 м/час для восстановления обменной емкости катионита.With an increase in total alkalinity in purified water above 1.0 mEq / L, the hydrogen-cation exchange filter is switched off for regeneration. For this purpose, water is preliminarily fed into the filter from the bottom up with a flow rate of 15-20 m / h in order to loosen the washing of the filter layer and the cation exchange layer, which are in suspension and occupy the entire filter volume in layers. At the same time, a layer of floating inert material does not pass the grains of the styrene-divinylbenzene copolymer, but passes undissolved contaminants delayed by the copolymer layer during filtration of the treated water. Layer-by-layer expansion of the load is necessary due to the prevention of the removal of small working fractions of cation exchange resin from the filter. After completion of the loosening washing, a regeneration solution of 0.7% sulfuric acid is fed in a downward flow at a speed of 10 m / h to restore the exchange capacity of the cation exchange resin.
Пример 2.Example 2
В параллельноточный анионитный фильтр диаметром 2000 мм загружают низкоосновной анионит АН-31 отечественного производства с гранулометрическим составом 0,3-2,0 мм, с плотностью 1,15-1,20 г/см3 и в количестве 4000 л на высоту 1,3 м. Слой фильтрующего инертного материала и слой плавающего инертного материала используют аналогично вышеуказанному примеру 1. Известно, что анионит АН-31 обладает низкой механической прочностью и ежегодная досыпка его в фильтр составляет до 30% от используемого объема, что в свою очередь ограничивает скорость потока очищаемой воды через него не более 10 м/час. Использование крупнозернистого фильтрующего слоя высокопрочного сополимера стирола и дивинилбензола позволит защитить анионит от механического разрушения, а также увеличить скорость очистки воды до 20-25 м/час.A low-basic anionite AN-31 of domestic production with a particle size distribution of 0.3-2.0 mm, with a density of 1.15-1.20 g / cm 3 and in the amount of 4000 l to a height of 1.3 is loaded into a parallel-flow anion exchange filter with a diameter of 2000 mm m. A layer of filtering inert material and a layer of floating inert material are used similarly to the above example 1. It is known that the AN-31 anion exchanger has low mechanical strength and its annual refilling into the filter is up to 30% of the used volume, which in turn limits the flow rate of the cleaned water through it no more than 10 m / h. The use of a coarse-grained filter layer of a high-strength styrene-divinylbenzene copolymer will protect the anion exchange resin from mechanical failure, as well as increase the speed of water treatment to 20-25 m / h.
Таким образом, использование данного способа обеспечивает расширение области применения полидисперсных слабодиссоциированных ионитов, повышает производительность очистки воды и позволяет произвести эффективную регенерацию ионитов.Thus, the use of this method provides an extension of the field of application of polydisperse weakly dissociated ion exchangers, increases the productivity of water purification and allows for the efficient regeneration of ion exchangers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005123891/15A RU2305070C2 (en) | 2005-07-28 | 2005-07-28 | Method of purification of the water by the weakly-dissociable polydispersed ionites |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005123891/15A RU2305070C2 (en) | 2005-07-28 | 2005-07-28 | Method of purification of the water by the weakly-dissociable polydispersed ionites |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005123891A RU2005123891A (en) | 2007-02-10 |
RU2305070C2 true RU2305070C2 (en) | 2007-08-27 |
Family
ID=37862106
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005123891/15A RU2305070C2 (en) | 2005-07-28 | 2005-07-28 | Method of purification of the water by the weakly-dissociable polydispersed ionites |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2305070C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462290C2 (en) * | 2008-03-14 | 2012-09-27 | Татьяна Евгеньевна Митченко | Composition of filtration materials, plant and method for fine cleaning of water from hardness salts |
-
2005
- 2005-07-28 RU RU2005123891/15A patent/RU2305070C2/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2462290C2 (en) * | 2008-03-14 | 2012-09-27 | Татьяна Евгеньевна Митченко | Composition of filtration materials, plant and method for fine cleaning of water from hardness salts |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005123891A (en) | 2007-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105846005B (en) | The broken apart disposable energy-saving reclaiming process of waste and old lead acid accumulator | |
CN103100244A (en) | Multi-medium filter | |
CN112028372B (en) | Advanced treatment process for entrained flow coal gasification black water | |
WO2021032127A1 (en) | Treatment system for domestic wastewater | |
KR20140137917A (en) | System and method for remediation of soil being contaminated by concentrated heavy metal | |
CN106517624B (en) | Desulfurization wastewater treatment method and system based on multistage fluidized bed crystallization | |
WO2013001791A1 (en) | Water treatment system | |
CN201842708U (en) | Purifying device for online separation of metal salt and free acid in pickling solution | |
CN103073147A (en) | Turbid circulating water treatment method and system | |
RU2305070C2 (en) | Method of purification of the water by the weakly-dissociable polydispersed ionites | |
CN210419536U (en) | Ion exchange resin fluidized bed device | |
RU2206520C1 (en) | Method of cleaning water to remove dissolved and undissolved impurities | |
JP2009066525A (en) | Filling method for ion exchange resin, and condensate demineralizer | |
US20040251191A1 (en) | Method of liquid purification using ion exchange resin being kept in a compacted state by means of elastic material | |
CN201447383U (en) | Self-cleaning iron ion removing separator | |
CN207619145U (en) | A kind of sewage purification processing system | |
CN101597115B (en) | Self-cleaning iron ion removing separation device | |
CN109851008B (en) | Magnetic separation type wastewater treatment process and device | |
JP4406916B2 (en) | Regeneration method of cation exchange resin | |
CN207062073U (en) | A kind of desulfurization wastewater and sludge zero discharge system | |
CN112624471A (en) | Short-process coal gasification black water purification method and device | |
CN114988520B (en) | Process for efficiently recycling acid and salt by utilizing modified special resin | |
RU2205692C2 (en) | Ion-exchange treatment method for organics-containing water involving countercurrent regeneration of ion-exchange materials | |
RU2447026C2 (en) | Method and apparatus for post-treatment of water during fine demineralisation | |
RU2144848C1 (en) | Method of regeneration of ion-exchange resins |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20150526 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180608 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20150526 Effective date: 20181217 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20150526 Effective date: 20190523 |