RU2637331C2 - Method and equipment for purifying water from strontium - Google Patents
Method and equipment for purifying water from strontium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637331C2 RU2637331C2 RU2016115065A RU2016115065A RU2637331C2 RU 2637331 C2 RU2637331 C2 RU 2637331C2 RU 2016115065 A RU2016115065 A RU 2016115065A RU 2016115065 A RU2016115065 A RU 2016115065A RU 2637331 C2 RU2637331 C2 RU 2637331C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- strontium
- filter
- carried out
- increasing
- water
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
Landscapes
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам очистки воды от стронция, в том числе для питьевых целей.The invention relates to methods for purifying water from strontium, including for drinking purposes.
Известен способ очистки исходной воды от стронция при его соосаждении с солями жесткости известковым молоком в виде гидроокиси, с последующим отстаиванием и фильтрацией через зернистую загрузку. Однако этот способ, с учетом небольшой глубины очистки, трудоемкости приготовления реагента и затратами на нейтрализацию избытка щелочности фильтрата кислотой, представляется малоэффективным.A known method of purification of source water from strontium when it is coprecipitated with hardness salts with milk of lime in the form of hydroxide, followed by sedimentation and filtration through a granular charge. However, this method, given the small depth of purification, the complexity of the preparation of the reagent and the cost of neutralizing the excess alkalinity of the filtrate with acid, seems to be ineffective.
Более эффективными способами извлечения стронция из воды являются ионообменные, на природных и искусственных ионообменниках.More effective ways to extract strontium from water are ion-exchange, on natural and artificial ion exchangers.
Известен способ очистки от стронция на природном сорбенте клиноптилолите, Патент RU 2032626. Недостатком этого способа является невысокая обменная емкость этого сорбента, с учетом поглощения ионов жесткости кальция и магния и организация ионного обмена в прямотоке.A known method of purification of strontium on a natural sorbent clinoptilolite, Patent RU 2032626. The disadvantage of this method is the low exchange capacity of this sorbent, taking into account the absorption of hardness ions of calcium and magnesium and the organization of ion exchange in direct flow.
Прототипом предлагаемому способу является очистка питьевой воды от стронция на сильнокислых катионитах в Na+ форме. При этом исследованиями, проведенными в НИИ ВОДГЕО, установлено, что снижение концентрации стронция при ионном обмене осуществляется пропорционально снижению концентрации солей жесткости – Mg2+, Ca2+. Предварительная подготовка исходной воды сравнительно проста, ограничивается, как правило, удалением избытка мутности, железа путем фильтрации через зернистую загрузку.The prototype of the proposed method is the purification of drinking water from strontium on strongly acidic cation exchangers in Na + form. At the same time, studies carried out at the VODGEO Research Institute found that a decrease in the concentration of strontium during ion exchange is proportional to a decrease in the concentration of hardness salts - Mg 2+ , Ca 2+ . Preliminary preparation of the source water is relatively simple, limited, as a rule, by removing excess turbidity, iron by filtration through a granular charge.
Сильнокислотные гелиевые катиониты – отечественный КУ-2-8ЧС и импортные аналоги (С-100Е и др.) сорбируют из водного раствора согласно ряду селективности до девяти металлов. Н<Na<K<Cs<Mg<Cu<Ca<Sr<Ce<Ba .Strongly acidic helium cation exchangers - domestic KU-2-8CHS and foreign analogues (S-100E and others) are sorbed from an aqueous solution according to a selectivity range of up to nine metals. H <Na <K <Cs <Mg <Cu <Ca <Sr <Ce <Ba.
Стронций находится в ряду рядом с кальцием.Strontium is in a row next to calcium.
При использовании катионита в Na+ форме можно предположить, что стронций будет вытеснять при ионном обмене не только натрий, но и магний и кальций. Однако недостатком этого способа является малая селективность стронция по отношению к кальцию, поскольку, установлено – стронций в природе является спутником кальция в морской воде. Рабочий цикл по Sr ионообменника ограничен проскоком солей жесткости, его проскок на выходе фильтра наблюдается вместе с солями жесткости.When using cation exchange resin in the Na + form, it can be assumed that strontium will displace not only sodium, but also magnesium and calcium during ion exchange. However, the disadvantage of this method is the low selectivity of strontium with respect to calcium, since it has been established that strontium in nature is a satellite of calcium in sea water. The duty cycle according to the Sr of the ion exchanger is limited by the slip of hardness salts, its slip at the filter output is observed together with hardness salts.
Фирмой «ROHM IHAAS» на основании опытных данных по обессоливанию воды с использованием однородных гранул катионита в H+ форме было показано положительное влияние размера частиц на продолжительность фильтроцикла. При замене смолы этой фирмы Амберлайт IR120 с неоднородными гранулами (300÷1200 мкм) смолой Амберджет 1200 с однородностью в узком пределе (400-800 мкм), продолжительность фильтроцикла увеличилась на 11÷13%, т.е. в данном случае проскок катиона Na+ наблюдался по времени примерно на эти величины позже. Соответственно, по расчету сокращалось число регенераций ионообменника в месяц и удельный расход реагента – серной или соляной кислоты. ROHM IHAAS, on the basis of experimental data on water desalination using homogeneous granules of cation exchange resin in H + form, showed a positive effect of particle size on the duration of the filter cycle. When replacing the resin of this company, Amberlight IR120 with inhomogeneous granules (300 ÷ 1200 μm) with Amberget 1200 resin with uniformity in a narrow limit (400-800 μm), the duration of the filter cycle increased by 11 ÷ 13%, i.e. in this case, the slip of the Na + cation was observed in time approximately by these values later. Accordingly, according to the calculation, the number of ion exchanger regenerations per month and the specific consumption of the reagent — sulfuric or hydrochloric acid — were reduced.
Известно, что при продвижении сорбционного фронта на высоте загрузки он испытывает отрицательное влияние потока воды вблизи стенки фильтра с зернистой загрузкой. Для фильтров больших диаметров до 3х м изменение скорости достигает в пределах 1,6÷5,0 раз Б.Н.Фрог и авт. ж. Водоподготовка № 4, 2007, с. 48-49. За счет перемешивания концентраций глубина очистки от солей жесткости снижается с 0,190 до 0,3 Известен способ, при котором путем отвода фильтрата из пристеночного зазора шириной 50 мм удается повысить эффективность работы фильтра-умягчителя и увеличить продолжительность фильтроцикла. Однако недостатком этого способа является необходимость контроля паразитного отбора и дополнительное поддержание потока, то есть увеличение связанных с ним эксплуатационных затрат. It is known that when the sorption front advances at the charge height, it experiences a negative effect of the water flow near the filter wall with a granular charge. For filters of large diameters up to 3 x m, the speed change reaches 1.6–5.0 times B.N. Frog and author. g. Water treatment No. 4, 2007, p. 48-49. By mixing the concentrations, the depth of purification from hardness salts decreases from 0.190 to 0.3 There is a method in which by removing the filtrate from a wall gap of a width of 50 mm, it is possible to increase the efficiency of the filter softener and increase the duration of the filter cycle. However, the disadvantage of this method is the need for control of parasitic selection and additional maintenance of the flow, that is, an increase in associated operating costs.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, – повышение селективности извлечения стронция при очистке воды, увеличение продолжительности рабочего цикла оборудования и уменьшение связанных с ним эксплуатационных затрат. The task to be solved by the claimed invention is directed is to increase the selectivity of strontium extraction during water treatment, increase the duration of the equipment operating cycle and reduce the associated operating costs.
Поставленная задача решается за счет того, что для очистки питьевой воды от стронция Na или Н катионированием процесс ионного обмена ведут на монодисперсных катионитах с коэффициентом однородности менее 1,2 в зажатом слое загрузки, что могут быть применены цилиндрические фильтры при соотношении диаметра к высоте загрузки ионообменника не более 0,8, снабженные внутренними пристеночными отбойниками и дренажными щелевыми колпачками в оболочке металлической сетки с ячейками 0,28÷0,50 мм.The problem is solved due to the fact that the ion exchange process is carried out on monodispersed cation exchangers with a uniformity coefficient of less than 1.2 in the clamped loading layer to purify drinking water from strontium Na or H by cationing, which can be applied with cylindrical filters with a ratio of diameter to height of the ion exchanger not more than 0.8, equipped with internal wall bumpers and drainage slotted caps in the shell of a metal mesh with 0.28 ÷ 0.50 mm cells.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение селективности извлечения стронция при очистке воды, снижение перемешивания катионов и стабилизация потока обрабатываемой воды, пропускаемого через загрузку, увеличение глубины очистки от солей жесткости, солей стронция, уменьшение проскоков солей жесткости, повышение продолжительности фильтроцикла, увеличение продолжительности рабочего цикла. The technical result provided by the given set of features is to increase the selectivity of strontium extraction during water treatment, reduce the mixing of cations and stabilize the flow of treated water passing through the load, increase the depth of purification from hardness salts, strontium salts, reduce breakthrough salts of hardness, increase the duration of the filter cycle, increase the duration of the work cycle.
Очистку воды от стронция ведут Na или Н катионированием, в том числе противоточным катионированием, процесс ионного обмена ведут на монодисперсных катионитах с коэффициентом однородности менее 1,2, например 0.6-0.7мм в зажатом слое загрузки, например загруженных в цилиндрических фильтрах из коррозионностойких материалов при соотношении диаметра к высоте загрузки ионообменника 0,8, при этом зажатие загрузки по высоте может быть обеспечено диафрагмой с отверстиями или из сетки, или верхней крышкой фильтра. Фильтры снабжены внутренними пристеночными отбойниками, например, в виде пластин или колец, расположенных по внутреннему периметру фильтра, и модернизированными щелевыми дренажными колпачками из нержавеющей стали в оболочке металлической сетки с ячейками 0,28÷0,50 мм. Water is purified from strontium by Na or H cationization, including countercurrent cationization, the ion exchange process is carried out on monodispersed cation exchangers with a uniformity coefficient of less than 1.2, for example 0.6-0.7 mm in a clamped loading layer, for example, loaded in cylindrical filters made of corrosion-resistant materials at the ratio of the diameter to the loading height of the ion exchanger is 0.8, while the clamping of the loading in height can be provided by a diaphragm with holes in either mesh or the top cover of the filter. The filters are equipped with internal wall chippers, for example, in the form of plates or rings located along the inner perimeter of the filter, and upgraded slotted drainage caps made of stainless steel in the shell of a metal mesh with 0.28 ÷ 0.50 mm cells.
Проведенные авторами лабораторные исследования в режиме умягчения воды Na-катионированием, в том числе противоточным катионированием, подтвердили увеличение продолжительности фильтроцикла на сильнокислотной монодисперсной смоле Амберджет 1200 при скорости 12÷18 м/л по сравнению с обычной смолой типа КУ-2-8ЧС или С-100Е. Отсутствие мелких гранул монодисперсной загрузки умягчительного фильтра позволяет практически исключить забивку щелей дренажных колпачков дополнительно защищенных сеткой и продолжительное время работать без обратных взрыхляющих промывок. Это позволяет использовать фильтры с зажатым слоем загрузки и стабилизировать гидродинамические характеристики потока воды через зернистую однородную загрузку.The laboratory studies conducted by the authors in the mode of water softening by Na-cationization, including countercurrent cationization, confirmed an increase in the duration of the filter cycle on the highly acidic monodisperse resin Amberget 1200 at a speed of 12-18 m / l in comparison with the usual resin of the type KU-2-8СС or С- 100E. The absence of small granules of monodisperse loading of the softening filter allows you to virtually eliminate the clogging of the slots of the drainage caps additionally protected by a mesh and for a long time to work without reverse loosening washes. This allows you to use filters with a clamped loading layer and to stabilize the hydrodynamic characteristics of the water flow through a uniform granular load.
Проведенные авторами теоретические и практические исследования гидродинамики потоков в зернистых загрузках показали, что подобные отрицательные явления исключаются при поперечном секционировании фильтра или использовании фильтров меньшего диаметра в блоках, Д.Н.Маслов, В.Н.Лукерченко ОАО «Конверсия» Станции очистки подземных вод сложного состава. докл. Акватэк 2004 г. Оптимальное соотношение диаметр/высота загрузки около 0,8. Отрицательное влияние пристеночного эффекта также снижается при внесении конструктивных дополнений, связанных со снижением проскока потока путем установки на внутренней стенке отбойников размещенных по высоте с интервалом 0,3 м дренажных щелевых колпачков в оболочке металлической сетки с ячейками 0,28÷0,50 мм Проведенные изложенные изменения и дополнения (см. Таблица), позволили повысить эффективность очистки воды от стронция. При одинаковом объеме загрузки 150 л цилиндрического нержавеющего фильтра диаметром 400 м с описанными конструктивными дополнениями монодисперсная загрузка с коэффициентом однородности менее 1,2 (0,60,7 мм) в зажатом слое позволила при противоточном режиме регенерации увеличить продолжительность цикла по проскоку стронция на 38%. Стабилизация фронта сорбции позволила повысить рабочую обменную емкость катионита с 1,2 до 1,7 . Удельный расход реагента поваренной соли сократился на 27%.Theoretical and practical studies of the hydrodynamics of flows in granular loads by the authors showed that such negative phenomena are eliminated when the filter is cross-sectioned or filters of smaller diameter are used in the blocks. D.N. Maslov, V.N. Lukerchenko, OJSC "Conversion" Complex underground water treatment composition. doc. Aquatec 2004. The optimum ratio of diameter / height of loading of about 0.8. The negative effect of the near-wall effect is also reduced when structural additions are made associated with a decrease in the flow through by installing drainage slotted caps placed on the inner wall of the chippers with an interval of 0.3 m in the shell of a metal mesh with 0.28 ÷ 0.50 mm cells. changes and additions (see. Table), allowed to increase the efficiency of water purification from strontium. With the same loading volume of 150 l of a cylindrical stainless filter with a diameter of 400 m with the described structural additions, a monodisperse loading with a uniformity coefficient of less than 1.2 (0.6 0.7 mm) in the sandwiched layer, in the countercurrent mode of regeneration, it was possible to increase the duration of the strontium slip cycle by 38%. Stabilization of the sorption front made it possible to increase the working exchange capacity of cation exchange resin from 1.2 to 1.7 . The specific consumption of sodium chloride reagent was reduced by 27%.
Сравнение способов очистки воды от стронцияComparison of methods for water purification from strontium
(Исходная вода: Mg - 2; Ca - 3,5; Sr - 0,4 мг⋅экв/дм3)(Source water: Mg - 2; Ca - 3.5; Sr - 0.4 mg⋅eq / dm 3 )
Таблица Table
способProposed
way
Filter Cycle Duration
The working capacity of cation exchanger for strontium,
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115065A RU2637331C2 (en) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Method and equipment for purifying water from strontium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016115065A RU2637331C2 (en) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Method and equipment for purifying water from strontium |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015101962 Substitution | 2015-01-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016115065A RU2016115065A (en) | 2017-10-24 |
RU2637331C2 true RU2637331C2 (en) | 2017-12-04 |
Family
ID=60153698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016115065A RU2637331C2 (en) | 2016-04-19 | 2016-04-19 | Method and equipment for purifying water from strontium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2637331C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110563188A (en) * | 2019-10-22 | 2019-12-13 | 清华大学 | Method and system for preparing drinking weak alkali water and strontium-rich electrolyte raw material water from salt-making distilled water |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1606460A1 (en) * | 1988-12-29 | 1990-11-15 | МГУ им.М.В.Ломоносова | Method of extracting strontium from highly mineralized solutions containing sodium and calcium |
RU2121873C1 (en) * | 1997-12-08 | 1998-11-20 | Балаев Игорь Семенович | Method of water purification by ion exchange with counterflow ion exchanger recovery and device for its realization |
RU2149685C1 (en) * | 1999-11-26 | 2000-05-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединение Иреа-Пензмаш" | Method of countercurrent regeneration of ionites |
RU2176829C1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии | Method for sorption decontamination of low-activity liquid wastes from strontium |
RU2185883C1 (en) * | 2000-12-07 | 2002-07-27 | Балаев Игорь Семенович | Method of regeneration of ionite in counter-flow filter |
RU2241542C1 (en) * | 2003-09-05 | 2004-12-10 | ЗАО "Научно-Производственная Компания "Медиана-Фильтр" | Ionite regeneration method |
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 |
RU2545279C1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-03-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Акварекон" | Method of regenerating ion-exchange resins |
-
2016
- 2016-04-19 RU RU2016115065A patent/RU2637331C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1606460A1 (en) * | 1988-12-29 | 1990-11-15 | МГУ им.М.В.Ломоносова | Method of extracting strontium from highly mineralized solutions containing sodium and calcium |
RU2121873C1 (en) * | 1997-12-08 | 1998-11-20 | Балаев Игорь Семенович | Method of water purification by ion exchange with counterflow ion exchanger recovery and device for its realization |
RU2149685C1 (en) * | 1999-11-26 | 2000-05-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединение Иреа-Пензмаш" | Method of countercurrent regeneration of ionites |
RU2176829C1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии | Method for sorption decontamination of low-activity liquid wastes from strontium |
RU2185883C1 (en) * | 2000-12-07 | 2002-07-27 | Балаев Игорь Семенович | Method of regeneration of ionite in counter-flow filter |
RU2241542C1 (en) * | 2003-09-05 | 2004-12-10 | ЗАО "Научно-Производственная Компания "Медиана-Фильтр" | Ionite regeneration method |
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 |
RU2545279C1 (en) * | 2013-12-19 | 2015-03-27 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Акварекон" | Method of regenerating ion-exchange resins |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Amberlite 1200Na, CATALOG, http://htaqua.ru/catalog/159.hmtl. Амберджет 1200D, http://www.swtsamara.ru/pages/amberdzhet_1200d. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110563188A (en) * | 2019-10-22 | 2019-12-13 | 清华大学 | Method and system for preparing drinking weak alkali water and strontium-rich electrolyte raw material water from salt-making distilled water |
CN110563188B (en) * | 2019-10-22 | 2020-11-10 | 清华大学 | Method and system for preparing drinking weak alkali water and strontium-rich electrolyte raw material water from salt-making distilled water |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016115065A (en) | 2017-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jadhav et al. | Arsenic and fluoride contaminated groundwaters: a review of current technologies for contaminants removal | |
US3639231A (en) | Desalination process | |
US20160176739A1 (en) | Water treatment device and water treatment method | |
CA2856588A1 (en) | Coking wastewater treatment | |
Wu et al. | Removal of strontium from liquid waste using a hydraulic pellet co-precipitation microfiltration (HPC-MF) process | |
AU2013266022A1 (en) | Water treatment process | |
CN104355450A (en) | High-salinity wastewater grading recycling process | |
CN106746059B (en) | Terminal high salt wastewater treatment system of economical coal fired power plant | |
Trus et al. | Influence of stabilizing water treatment on weak acid cation exchange resin in acidic form on quality of mine water nanofiltration desalination | |
JP2015502849A (en) | Process and plant for treating water | |
US20160145132A1 (en) | Water treatment device and water treatment method | |
Lakherwal et al. | Studies on adsorption of nickel by activated carbon in a liquid fluidised bed reactor | |
CN203922951U (en) | A kind of fluorine-contained wastewater treatment system | |
JP7299022B2 (en) | Improving Phosphorus Deposition and Membrane Flux in Membrane Bioreactors | |
RU2637331C2 (en) | Method and equipment for purifying water from strontium | |
Chen et al. | New insights into alkalinity regulation in microflocculation-ultrafiltration process: Synergistic mechanisms for scale inhibition, enhanced flocculation and mitigation of membrane fouling | |
CN104129838A (en) | Settlement method of vanadium mud in leached vanadium liquid | |
RU2537313C2 (en) | Method of sorption purification of industrial flow sewage and drinking water from lead (ii) cations on glauconite concentrate | |
CN104016510B (en) | The Application way of a kind of thermal power plant reverse osmosis concentrated water and municipal effluent interaction process | |
JP5995747B2 (en) | Water treatment system and method for producing valuable materials from seawater | |
RU2442756C1 (en) | Way to get desalted water and highly pure water for nuclear power plants in research centres | |
Gaikwad et al. | Removal of metal from acid mine drainage (AMD) by using natural zeolite of Nizarneshwar Hills of Western India. | |
CN103224307A (en) | Continuous electro-adsorption process-based sea water desalination apparatus | |
US20140374351A1 (en) | Brackish water desalination using tunable anion exchange bed | |
RU2340561C2 (en) | Device for sewage water purification from heavy metals by means of ionechange filters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180420 |