Главная > Статьи > Страница11
Деіонізація води — назва процесу, що забезпечує зниження заряджених іонів у воді до зневажливо малих концентрацій. Альтернативна назва процесу деіонізації води – демінералізація. Деіонізація води — зазвичай процес із двох стадій. На першій стадії вилучаються всі катіони, на другій – усі аніони. Іноді застосовують систему «полірування» (глибокої деіонізації), заповнену змішаним іонообмінним середовищем («mixed bed»).
Вода з розчиненими іонами/мінералами проходить послідовно через колони з катіонообмінною і аніонообмінною смолою. До кульок катіонообмінної смоли слабо прикріплені «обмінні» іони водню (SO3-H/COO-H), до куль аніонообмінної смоли — іони OH/NH2-OH).
Іонний обмін у формі H-OH. Структурна схема ступінчастої системи іонообмінної демінералізації води. Послідовність розміщення устаткування.
Схеми стадій демінералізації.
Рішення про послідовність стадій, типорозміри колон і застосовувані смоли здійснюється на основі оцінки якості сирої води, вимог до обробленої води і тривалості циклу між двома регенераціями.
Варіанти:
- Сильнокислотний катіоніт — Сильноосновний аніоніт.
- Сильнокислотний катіоніт — Дегазатор * — Сильноосновний аніоніт.
- Сильнокислотний катіоніт — Дегазатор * — Слабоосновний аніоніт — Сильноосновний аніоніт.
- Слабокислотний катіоніт — Сильнокислотний катіоніт — Дегазатор * — Слабоосновний аніоніт — Сильноосновний аніоніт.
*Дегазація.
Процес іонообмінної демінералізації на стадії після катіонного обміну часто вимагає застосування дегазатора для видалення розчиненого вуглекислого газу. Після катіонного обміну в Н-формі присутні у вихідній воді іони бікарбонату та карбонату перетворюються на вугільну кислоту або газоподібний діоксид вуглецю (вуглекислий газ). Застосування дегазатора (стадії дегазації) з одного боку знижує іонну навантаження на сильноосновну аніонообмінну смолу, з іншого — знижує споживання каустичної соди для регенерації.
Іони кальцію, магнію та натрію у складі карбонатів та бікарбонатів обмінюється на іони водню в катіонообмінній смолі. Водень поєднується з аніоном бікарбонату HCO3- з утворенням вугільної кислоти H2CO3 та вуглекислого газу СО2 (H2CO3= СО2+Н2О).
Практично в одному з найпоширеніших варіантів дегазатор є безнапірною колоною з нерегулярними насадками (кільця Рашига, насадки Палля, інші подібні насадки), в яку зливом зверху надходить вода з катіонообмінної колони, а в нижню частину подається компресором повітря. Розпилення води («дощування») та перемішування крапель води з повітрям на поверхні насадок створює достатні умови для вилучення вуглекислого газу в повітря за рахунок різниці парціального тиску СО2. При такому варіанті дегазації залишкова кількість вуглекислоти у воді не перевищує 10 мг/л. Розчинність СО2 у воді при атмосферному тиску та температурі води 25°C становить близько 1,5 гр/л.
Завдання остаточного полірування мінерального складу вимагає додатково застосування напірної колони зі смолою змішаної дії.
Іонний обмін. Іонообмінна смола змішаної дії.
Демінералізація (деіонізація) із застосуванням сильнокислотного катіоніту в H-формі та сильноосновного аніоніту в OH-формі. Режими сервісу, роздільної регенерації, промивання та змішування.
Приклади іонообмінних смол, що застосовуються.
Н-катіонування.
Amberlite IRC86 (слабокислотний катіоніт), Amberlite IR120H або Amberjet 1000H (сильнокислотний катіоніт).
ОН-аніонування.
Amberlite IRA96 або IRA67 (слабоосновний аніоніт), Amberlite IRA402 або Amberjet 4200 OH або 4600 OH (сильноосновний аніоніт).
Якість обробленої води.
Електропровідність 0,2…1 мкСм/см при протиточному способі регенерації смол.
Залишковий кремній 5-50 мкг/л (залежно від вихідного вмісту кремнію та кількості регенераційного розчину лугу).
Значення залишкової мінералізації (електропровідності) нижче значень, одержуваних при демінералізації води методами зворотного осмосу або дистиляції.
Контроль рН не здійснюється, оскільки технічно можливість вимірювання рН при електропровідності нижче 5 мкСм/см недоступна.
Регенерація.
Катіонообмінна смола регенерується розчином сильної кислоти (HCl або H2SO4), аніонообмінна смола регенерується розчином каустичної соди (NaOH).
Змішана смола («mixed bed») для фінішної демінералізації води.
Якщо завдання вимагає максимального ступеня демінералізації води, близької до повністю чистої води, після первинної системи іонообмінної демінералізації встановлюють ємність із сумішшю катіонообмінної та іонообмінної смол. Технологія регенерації передбачає поділ смол на шари з пошаровим відновленням кожної із смол, відповідно, розчинами кислоти та лугу. У процесі роботи смоли повинні перебувати у змішаному стані.
