SU1512651A1

SU1512651A1 - Способ регенерации анионитного фильтра дл селективной денитрификации воды

Info

Publication number: SU1512651A1
Application number: SU847773352A
Authority: SU
Inventors: Михек Вацлав
Original assignee: Вызкумны Устав Водогосподарски (Инопредприятие)
Priority date: 1983-03-29
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1989-10-07
Also published as: GB8408040D0; CS240900B1; GB2139522B; JPS59213445A; NL8400983A; DD253727A3; GB2139522A; DE3411474A1; DE3411474C2; HU193564B; CH660692A5

Abstract

Изобретение касаетс селективной денитрификации воды и может быть использовано в водоснабжении и при производстве напитков. Способ включает регенерацию сильноосновного анионита, состо щего из смеси анионита в хлоридной, сульфатной и бикарбонатной формах, сначала раствором хлорида натри , а затем смешанным регенерирующим раствором, содержащим сульфат- и бикарбонат-ионы, преимущественно растворами ернокислого и кислого углекислого натри . Концентраци регенерирующих растворов составл ет 10% NACL, 8%NA₂SO₄ и 1,4%NAHCO₃. При денитрификации воды одновременно с ее ум гчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществл ют отработанным регенерационным раствором анионитного фильтра. 2 з.п.ф-лы, 7 табл.

Description

1

(89)CS/240900 (48) 24.10.85

(21)7773352/23-26

(22)27.03.84

(31)Ру 2193-83

(32)29.03.83

(33)CS

(46) 07.10.89. Бюл. № 37

(71)Вызкумны устав водогосподарски (CS)

(72)Вацлав Михек;(С8) (53) 528.543,7(088.8)

(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ АНИОНИТНОГО ФИЛЬТРА ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОЙ ДЕНИТРИФИКА- ЦИИ ВОДЫ

(57) Изобретение касаетс селективной дeниtpификaции воды и может быть ис .пользовано в водоснабжении и при производстве напитков. Способ включает регенерацию сильноосновного анионита, состо щего из смеси анионита в хло- ридной, сульфатной и биокарбонатной : формах, сначала раствором хлорида натри , а затем смешанным регенерирующим раствором, содержащим сульфат-и бикарбонат-ионы, преимущественно растворами сернокислого и кислого углекислого натри . Концентраци регенерирующих растворов составл ет 10% NaCl, . и 1,4% NaHCOj. Приденитрифика- ции воды одновременно с ее ум гчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществл ют обработанным регенерационным раствором анионитного фильтра. 2 з.п. ф-лы, 7 табл.

о

(Л

Изобретение относитс к способу регенерации ионитовых фильтров, дл устранени нитратов и компонентов жесткости воды.

i Посто нно увеличивающеес содержание нитратов в природных водах в в последнее врем становитс важной проблемой. Нитраты нельз устранить из воды обычными методами, примен емыми в водоснабжении, так как при естественных, следовательно, аэроб ньпс услови х они вл ют конечным, а поэтому стабильным продуктом превращени азотосодержащих соединений в почве и в воде.

Содержащиес в воде компоненты жесткости , если их содежание превьшает значени , данные-стандартом дл питьевой воды, вл ютс помехой на некоторых предпри ти х пищевой промышленности , где высока жесткость воды вызывает, например, помутнение напитков .

Из известных способов ионообменного устранени нитратов из воды наиболее оптимальным вл етс способ, описан- -ный в авторском свидетельстве ЧССР .№ 200907, кл. С 02 F 1/42, 1979, который позвол ет селективно устран ть только нитраты при сохранении остальных анионных/:компонентов воды.

Этот способ использует три формы , скльноосновного анионита, а именно

|Хлоридные, сульфатные и биокарбонатные. Которые смешиваютс в определенном отношении. Недостатком этого способа

: вл етс то, что приведенные три фор3151

мы ионита после истощени должны снова отдельно приготавливатьс . Поэтому 3Tot способ можно использовать только рд малых, однооперационньк устройств предназначенных, например, дл дени- трификации питьевой воды в домашнем хоз йстве, как правило,.дл приготовлени искусственной пищи дл грудных детей. После истощени этот слой вы- брасываетс . Таким образом, метод, которьй устран ет нитраты селективно, не применим в широком масштабе. При обычной регенерации авионита устранение нитратов осуществл етс за счет ухудшений физиологических свойств воды

Г

Указанные недостатки устран ет предлагаемый способ регенерации, позвол ющий повторно использовать ионо- обменный слой, который селективно устран ет .нитраты, а в случае необходимости одновременно устран ет и компоненты жесткости. Сущность способа регенерации заключаетс в том,что де-/ нитрификационный фильтр на базе сильноосновного анионита в сульфатной, хлоридной и бикарбонатной формах или денитрификационный и ум гчающий фильтр денитрификационна часть которого на базе сильноосновного анионита, а ум гчающа часть на базе сильнокислого ка тионита, приводитс в первой фазе регенерации .в контакт с регенерационным раствором хлорида натри , а во второй фазе со смешанным раствором, содержащим сульфат-и бикарбонат-ионы, преимущественно растворами сернокислого и кислого углекислого натри . При этом концентраци регенерирующих рас- творов составл ет 10% NaCl, 8% и 1 ,4% NaHCO, в объеме равном 4-5 объемам анионита. При денитрификации воды с одновременным ее ум гчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществл ют отработанными регенерационными раство- . рами анионитного фипьтра. Преимущество предлагаемого способа регенерации состоит в том, что при экономически выгодных услови х используют сильноосновные аниониты дл селективного устранени нитратов из воды при сохранении остальных анионных составл ющих , а следовательно, и физиологи- ческие свойства воды. Ввиду относительно простого процесса регенерации этот способ можно использовать повторно и в более широком производствен

0 5 0 5 0 5

0

14

ном масштабе. В случае одновременной денитрификации и понижени жесткости воДы (например, дл промышленного приготовлени напитков) этот способ экономически выгоден тем, что раствор после регенерации анионита можно использовать дл регенерации катионита.

В первой фазе восстановительного цикла осуществл етс эффективна десорбци нитратов, захваченных при денитрификации относительно малым количеством раствора, содержащим ионы хлора. Анионит в этой фазе переводитс преимущественно в хлоридную форму. В случае регенерации фильтра денитри- фикационного и ум гчающего регенерирующий агент анионита используют одновременно дл регенерации или наоборот . В следующей фазе регенер ации сильноосновной анионит переводитс из хлоридной формы в смесь различных форм анионита и одновременно десор- бируютс последние остатки нитратов:- из рабочего цикла.

В табл.1 представлен состав фильтрата за слоем сильноосновного анионита , регенерированного только до хлоридного цикла. Количество фильтрата в первой колонке выражено в кратных объема анионита V/V , использо-. ванного в фкльтрукнцем слое (V - объем филь.трата, V, - объем ионита).

Высота столбика фильтрующего сло сильноосновного анионита в первом опыте 0,6 м, удельна нагрузка S 20 V.VQ . Пр моточно регенерировано 8 Уд раствора концентрацией 100 г NaCl в 1 л дистиллированной воды при S 3 V VQ ч . В ымыто 8«V, дистиллированной воды. IФильтрующий слой во втором случае представл ет сильноосновной анионит высотой наполнени м. Пр моточно регенерировано 5 V, раствора, содержащего 100 г NaCl в 1 л дистиллированной воды, а потом 5 V, смешанного раствора, содержащего 85,9 г + + 14,1 г NaHCOj в 1 л дистиллированной воды при 8 3 .. Вымыто 8 V дистиллированной воды. В табл.2 приведен состав фильтрата после использовани предлагаемого регенераци- онного анионита.

Из данных, представленных в табл. 1 и 2, следует, что по сравнению с результатами, полученными в первом опыте, фильтрат, получеиньй во втором

случае содержит все анноны относитель- но равномерно и соответствует норме дл питьевой воды. В первом опыте вместе с нитратами устран ютс и сульфаты , а в первой половине рабочего цикла и больша часть бикарбонатов. Фильтрат это - хпоридный денатурат, который содержит в 4-7 раз больше хлоридов, чем исходна вода, не удовлетвор ет стандарту дл питьевой воды (2,82 ммоль-л ).

В табл.3 описаны результаты с силь- ноосновным анионитом второго типа, высота наполнени которого 0,6 м,

1 (

S 45 V Vo -ч . Пр моточно регенерировано 5 VQ раствора, который содержит 100 г NaCl в 1 л дистиллированной воды и далее в 5 V смешанного раствора, который содержит 83,9 г . сульфата натри и 14,1 г бикарбоната натри в 1 л дистиллированной воды. Вымыто 8 Vo дистиллированной воды.

рабочей фазы Б концентраци х, соответствующих значени м нз входе. Посл истощени денитрификационной способности сильноосновного анионита, реге нерированного предлагаемым способом, не происходит повышени концентрации нитратов в фильтрате в результате са мопроизвольной десорбции из фильтру- Q ющего сло , что важно дл безопаснос ти эксплуатации денитрификационного фильтра.

В табл. 5 описаны результаты с сильноосновным анионитом второго вида 15 высота наполнител О,6м,

X Vg - ч , пр моточно регенерировано только 4 Vffраствора, содержащего ЮОг NaCl в литр исходной воды, а потом 4 V смешанного раствора, содер 20 жащего 85,9 сульфата натри и 14,1 г бикарбоната натри в 1 л исходной воды при S 3 V-V ч . Вымыю 8 Vp

исходной воды. Эта регенераци удовлетвор ет стандарту дл питьевой й)Ш приготовлен искусственный рас- -jc „.,

.j (

твор исходной воды, которьй содержал

Аналогичным образом экономически выгодно можно регенерировать денитритолько нитрат натри концентрацией

100 мг Л N0-. Несмотр на то, что в исходной воде содержитс только азотнокисла соль, вода после прохождени через слой, регенерированный известным способом, содержит хлориды, сульфаты и бикарбонаты в количестве, соответствующем стандарту питьевой воды Это вл етс доказательством того, что даже в экстремальном случае про в л етс способность фильтра, регенерированного предлагаемым способом, заменить нитраты основными анионными компонентами воды.

В табл. 4 описаны результаты с сильноосновным ачионитом второго типа , высота наполнени 0,6 м, S 40 . . Пр моточно регенерировалось 5 -УО раствора, содержащего 100 г NaCl в 1 л дистиплированной воды, а потом 5 Vo смешанного раствора, содержащего 85,9 г сульфата натри и 14,1 г бикарбоната натри в 1 л дистиллированной воды при 5 3 V«Vo . 4 Вымыто 8 V дистиллированной воды.

Сильноосновной анионит, регенерированный предлагаемым способом, как показьтают результаты, приведенные в . табл. 4, имеет усредненный состав без экстремальных значений концентраций отдельных анионов, включа сульфаты, которые сохран ютс в течение всей

рабочей фазы Б концентраци х, соответствующих значени м нз входе. После истощени денитрификационной способности сильноосновного анионита, регенерированного предлагаемым способом, не происходит повышени концентрации нитратов в фильтрате в результате самопроизвольной десорбции из фильтру- ющего сло , что важно дл безопасности эксплуатации денитрификационного фильтра.

В табл. 5 описаны результаты с сильноосновным анионитом второго вида, высота наполнител О,6м,

X Vg - ч , пр моточно регенерировано только 4 Vffраствора, содержащего ЮОг NaCl в литр исходной воды, а потом 4 V смешанного раствора, содер- жащего 85,9 сульфата натри и 14,1 г бикарбоната натри в 1 л исходной воды при S 3 V-V ч . Вымыю 8 Vp

Аналогичным образом экономически выгодно можно регенерировать денитрификационный слой растворами 5 Vg 8% NaCl + 5 Vg 8% смешанного 30 регенерата, 5 V,, 8% NaCl +

+ 4,3 V 8% Na2S04+ 0,7 V 8%-NaHCO, или 4 V 10% NaCl + 4 V 10% и т.п.

в табл.6 описаны результаты с си- 35 льноосновным анионитом второго типа, высота наполнител 1,05 м, S iZC Противоточно регенерировано 5 V раствора, содержащего 100 г хлорида натри в 1 л исходной воды, а 40 потом 3-Vft смешанного раствора, содержащего 85,9 г сульфата натри и 14,1 г бикарбоната натри в 1 л

исходной воды при S Вымыто 10 V исходной воды.

3 V V ,

i

Как следует из этого примера, регенерацию можно провер ть и противо- точно, но денитрификационный эффект регенерированного таким образом сло ниже, а неустойчивость концентраций

остальных анионов в фильтрате может быть более сильной.

При подготовке сло из нового, неиспользованного анионита , поставл емого преимущественно в хлоридиой форме, лниончт привод т в контакт с раствором, содержащим сульфатные или сульфатные и бикарбонатные ионы. Подготовленный таким образом ионит готов

.к использованию и дальнейша его регенераци осуществл етс согласно изобретению.

В таблице 7 описаны результаты с сштьноосновным анионитом второго, типа, высотой 0,6 м, за которым включен сильнокислый катионит, высота наполнител О, 15 м, S 20 V-V o ч Ч Пр моточно регенерировано 5 V рас- твора, содержащего 100 г хлорида натри в 1 л дистиллированной воды, а потом 5 УО смешанного раствора, содержащего 85,9 г сульфата натри , 14,1 г бикарбоната, натри в Т л дис- тиллированной воды, при 8 3 X ч . Вымыто 8 V дистиллированной воды. Более т желый катионит образует нижний слой фильтра. Отношение, анио- нита к катиониту равно от 4:.1 до 12:1 Зарегистрировано понижение жесткости воды (Tfl), Однако, в отличие от ис пользовани катионита в энергетике, цри понижении жесткости питьевых вод речь идет не о полном устранении каль ци и магни . Отношение анионит-кати- онит выбрано в соотнетатвии с требуемой степенью ум гчени воды, емкостью ионитов и общим составом воды.

Состав фильтрата, ммоль л

NO;

Г1/2 504 |нсОз

Исходйа вода

1,53

Форму, ла изобретени

1,Способ регенерации анионитного фильтра дл селективной денитрифика- ции воды, состо щего из смеси сильноосновного анионита в хлоридной, сульфатной и бикарбонатной формах, р т - личающийс тем, что.анионит сначала обрабатывают раствором хлорида натри , а затем смешанным раствором , содержащим сульфат-и бикарбонат- ионы, преимущественно раствором сернокислого и кислого углекислого натри ,

2,Способ по П.1 о т л ,и ч, а ю - щ и и с тем, что используют регенерирующие растворы концентрации 10% NaCl, 8% 1,4 NaHCOj в объеме, равном 4-5 объемам анионита.

З.Способ по пп.1и2 отличал Ю щ и и с . тем, что при денитрифи- кации воды с одновременным ее ум гчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществл ют обработанными регенерационными растворами анионитного фильтра.

Таблица 1

-«

Г1/2 504 |нсОз С1

0,94

1,8 0,8

Таблица 2

151265110

. , Продолжение табл.2

13

I5I265I1

Продолжение табл.6

Claims

Формула изобретения

1. Способ регенерации анионитного фильтра для селективной денитрификации воды, состоящего из смеси сильноосновного анионита в хлоридной, сульфатной и бикарбонатной формах, отличающийся тем, что.анионит сначала обрабатывают раствором хлорида натрия, а затем смешанным раствором , содержащим сульфат-и бикарбонатионы, преимущественно раствором сернокислого и кислого углекислого натрия.
2. Способ по π. 1 о т л и ч. а ю - щ и й с я тем, что использую? регенерирующие растворы концентрации 10% NaCl, 8% Na_TS0₄H 1,4 NaHCO₃ в объеме, равном 4-5 объемам анионита.

3. Способ по пп.1и2 отличал ющ и й с я тем, что при денитрификации воды с одновременным ее умягчением с помощью сильнокислотного катионита регенерацию последнего осуществляют обработанными регенерационными растворами анионитного фильтра.

Таблица 1

Количество фильтрата v.v~’ о Состав фильтрата, ммоль л * 1 1 1 1 1 1 1 1 г 1 1 О 1 1 1 1 1 1 1 1 1-----------------------1 1/2 S0₄ НС0₃ | С1“ 20 0 0 0,2 5,8 40 0 0 0,3 5,7 60 0 0 0,3 . 5,6 80 0 0 0,4 5,6 100 0 0 0,6 5,4 120 0 0 1,1 4,9 140 0,01 0 1,8 4,2 160 0,03 0 2,2 3,8 180 0,07 о. 2,4 . 3,6 200 0,20 0,1 2,3 3,4 220 0,36 0,3 2,0 3,3 240 0,55 0,55 1,8 3,1 Исходная вода 1,53 0,94 1,8 0,8 Т а блиц а 2 Количество фильтрата Состав фильтрата , ммоль· л ν·ν_ο f I I I I и I о I 1 1 1 1/2 SOV нсо; |сг 20 0 Т,3 3,5 .1,2 40 0 1,4 3,2 1,4

9 1512651 10

Продолжение табл.2

Количество фильтрата v.v;‘ Состав фильтрата, ммоль л N0, 1/2 SOV нсо; 1 1 о 1 1 j 60 0 2,3 2,3 1,4 80 0 2.,8 1,9 1,3 100 0. 3,1 1,8 1,1 120 0,01 3,4 1,8 0,8 140 0,05 з.з 1,8 0,8 160 0,12 3,2 1,8 0,8 180 0,24 3,3 1,8 0,8 200 0,40 3,0 1,8 0,8 , 220 0,52 2,9 1,8 0,8 240 0,66 2,7 1,8 0,8 Исходная вода 1,53 0,94 1,8 0,8

Таблица ?

Количество фильтрата ν·ν₀’ Сотав фильтрата, ммоль-л * N0 , | 1/2 SO*” | нсо; | С1 . 20 0 0,1 1,05 0,50 40 0 0,1 1,0 0,50 60 0 0,15 0,85 0,65 80 0 0,20 0,70 0,80 100 0 0,25 0,55 0,85 120 0,01 0,25 0,50 0,90 140 0,01 0,30 0,45 0,87 160 0,06 0,50 0,40 0,60 180 0,10 0,80 0,40 0,30 200 0,25 0,85 0,40 0,10 220 0,90 0,30 0,25 0,05 260 1,40 0,10 0,10 0 . 280 1,60 0 0 0 300 1,60 0 0 0 Исходная вода 1,60 0 0 0 Т а б л и ц а 4 Количество фильтрата Состав фильтрата, ммоль«л' 1 V-V7* 0 N0' | 1/2 S0*‘ |ис°-, | сГ 20 0 5,8 7,2 1,2 40 0 6,2 6,6 1,5 60 0 6,2 6,3 1,7 80 0 5,9 6,1 2,3 100 0 5,7 6,1 2,4 / 120 0,01 5,6 6,1 2,5 140 0,01 5,4 6,1 2,6 160 0,02 5,3 6,1 2,8 180 Ό.,05 5,3 6,1 2,8 200 0,10 5,3 6,1 2,7

1512651 12 г Продолжение табл.4

Количество фильтрата V-V / Состав фильтрата, ммоль-л’ I I I i I 3 I I О I 1» 1 1 1 1 1 1 1_____1 1/2 S0*~ нсо; с! 220 0,15 5,2 6,1 2,7 240 0,20 5,2 6,1 2,7- 260 0,24 5,1 6,1 2,7 280 0,38 5,1 6,1 2,7 300 0,49 5,0 6,1 2,65 320 0,61 5,0 6,0 2,60 340 0,61 5,0 6,0 2,60 360 0,61 5,0 6,0 2,60 Исходная вода 0,61 5,0 6,0 2,6 т а б л и ц а 5 [Количество фильтрата Состав фильтрата, ммоль* л -1 ν.ν_ο~’ 1 1 «Ί 1 О 1 ¹ 3 1 1 1 1 1 1 | 1/2 S()£~ |нсо; 1 С1- 20 0,006 2,9 7,5 2,7 40 0,008 3,5 6,8 2,8 :.·· 60 0,010 4,2 6,45 2,6 80 0,010 4,5 . 6,20 2,6 100 0,016 4,8 6,20 2,5 120 . 0,018 4,8 6,20 2,3 140 0,025 4,7 6,15 2,3 160 0,050 4,65 6,15 2,3 180 .0,096 4,65 6,10 2,2 200 0,150 4,6 6,10 2,2 220 0,180 4,6 6,10 2,2 240 0,250 4,6 6,10 2,2 260 0,320 4,55 6,10 2,2 280 0,43 4,50 6,10 2,2 Исходная вода 0,61 4,40 6,00 2,1

Таблица 6

Количество фильтрата . ν·ν~* Состав фильтрата, ммоль•л'* no; 1/2 SO*' j НСО, т- 20 0,048 1, 1,00 3,6 2,0 40 0,048 0,90 3,45 2,35 60 0,052 0,90 3,30 2,42 80 0,055 0,90 3,25 2,55 100 0,059 0,95 3,25 2,55 120 0,063 1,05 3,1 2,45 140 0,070 1,25 з,о 2,20 160 0,05 1,60 2,9 2,00 180 0,085 1,80 2,7 1,90 200 0,090 2,00 2,4 1,90

Продолжение табл.6

Количество фильтрата ν·ν₀'* Состав фильтрата, ммоль-л’ 1 1 1 1 ss 1 ! О 1 I «-г 1 | ! 1 ¹ 1 1/2 S0f КСО, I^сг 220 0,11 2,25 2,1 1,85 240 0,13 2,35 2,1 1,80 260 0,18 2,40 2,1 1,80 Исходная вода 0,516 2,08 2,05 1,77

Таблица 7

I

Количество фильтрата ν·ν₀'* Состав фильтрата, ммоль«л“¹ I I I I I I I И I • О I t i I I I I I I 1/2 S0| | HCO, И b. 20 0 1,3 3,5 1,2 0,02 40 0 1,4 3,2 1,4 0,02 60 0 2,3 2,3 1,4 0,02 80 0 2,8 1,9 1,3 0, 15 100 0 3,1 1,8 1,1 0,24 120 0,01 3,4 1,8 0,8 0,34 .140 0,05 3,3 1,8 0,8 0,40 160 0,12 3,2 1,8 0,8 0,70 180 0,24 3,3 1,8 0,8 0,90 200 0,40 3,0 1,8 0,8 1,20 220 0,66 2,7 1,8 0,8 2,40 240 0,66 2,7 1,8 0,8 2,40 Исходная вода 1,53 0,94 1,8 0,8 5,20