- •Водоподготовка в энергетике
- •к.т.н., доцент Константин Александрович Орлов
- •Литература
- •Дополнительная литература
- •Лекции
- •Очистка воды методом ионного обмена
- •Ионный обмен
- •Ионный обмен
- •Иониты
- •Получение ионитов: матрица
- •Получение ионитов: матрица
- •Получение ионитов: функциональные группы
- •Структура элемента ионита
- •Структура элемента ионита
- •Обозначения
- •Типы ионитов
- •Функциональные группы
- •Функциональные группы
- •Реакции ионного обмена
- •Na-катионирование
- •Na-катионирование
- •H-катионирование
- •H-катионирование
- •OH-анионирование
- •OH-анионирование
- •Характеристики реакций ионного обмена
- •Эквивалентность обмена ионов
- •Обратимость обмена ионов
- •Преимущественная адсорбция (селективность)
- •Заряд иона
- •Радиусы и гидратация ионов щелочноземельных металлов
- •Основной ряд селективности
- •Коэффициент селективности
- •Коэффициент селективности зависит от:
- •Определение коэффициента селективности
- •Скорость ионного обмена
- •Определяющий (медленный) процесс
- •Фронт фильтрования
- •Типы фронтов фильтрования
- •Фронт фильтрования и выходная кривая фильтрования
- •Ионный обмен
- •Физические свойства
- •Гранулометрический состав
- •Насыпная масса ионита
- •Механическая прочность и осмотическая стабильность
- •Структура матрицы ионита
- •Структура матрицы ионита
- •Химические свойства
- •Сила кислотности
- •Сила основности
- •Полная обменная емкость
- •Рабочая обменная емкость
- •Рабочие обменные емкости
- •Термическая стойкость
- •Радиационная устойчивость
- •Органопоглощение
- •Механизмы органопоглощения
- •Межмолекулярное притяжение
- •Усредненные значения допустимой органической нагрузки на аниониты
- •Ионный обмен
- •Два типа процессов ионного обмена
- •Катионирование
- •Анионирование
- •Типы обработок воды
- •Na-катионирование
- •Na-катионирование
- •Na-катионирование
- •Недостатки Na-катионирования
- •Применение Na-катионирования
- •Выходная кривая жесткости при Na-катионировании
- •Регенерация катионита при Na-катионировании
- •Влияние расхода NaCl на регенерацию
- •Регенерация на практике
- •Выходные кривые фильтрования
- •Типы регенераций
- •H-катионирование
- •H-катионирование
- •Распределение ионов по высоте
- •Регенерация ионитного фильтра
- •Изменение качества H-кат. воды при работе H-кат. фильтра
- •Режимы работы H-кат. фильтра
- •Регенерация H-кат. фильтров
- •Реакции при регенерации H-кат. фильтров
- •Удельный расход H2SO4
- •OH-анионирование
- •Реакции при OH-анионировании
- •OH-анионирование
- •Регенерация
- •Ионный обмен
- •Номенклатура ионитных фильтров
- •Наименование ионитных фильтров
- •ФИПа-I
- •ФИПа-II
- •НДРУ
- •ВДРУ
- •Противоточная регенерация
- •Параллельноточные системы
- •Противоточные системы
- •Задачи противоточных систем
- •Основные различия противоточных систем
- •Противоточные системы
- •Блокировка слоя водой/воздухом
- •Обработка восходящего потока: Швебебед, Амберпак, Пьюропак
- •Обработка восходящего потока
- •Противоточная регенерация Амберпак
- •Этапы работы UPCORE
- •UPCORE
- •Дополнительный слой очистки
- •Отечественные ФИПр, ФИПр-2П
- •Результаты перехода на противоточные фильтры
- •Результаты перехода на противоточные фильтры
- •ФИПр-2П
- •Сравнение стоимости фильтров
- •Фильтр с погруженной коллекторной системой (ФИПр)
- •Недостатки фильтров с погруженной коллекторной системой
- •Фильтры с блокировкой инертной массой
- •Недостатки фильтров с блокировкой инертной массой
- •Система с уплотненным слоем (Швебебед)
- •Система с уплотненным слоем (Швебебед)
- •Недостатки системы с уплотненным слоем (Швебебед)
- •Рабочий цикл UP.CO.RE.
- •Особенности работы зарубежных противоточных систем
- •OH-анионирование
- •Разделение на две ступени
- •Регенерация OH-анион. фильтров
- •Избыток NaOH
- •Удаление HSiO3-
- •Фильтры смешанного действия
- •Фильтры смешанного действия
- •Фильтр смешанного действия
- •ФСД с внутренней регенерацией
- •Фильтры смешанного действия
- •ФСД с наружней регенерацией
- •ФСД с наружней регенерацией
- •Ионный обмен
- •Na-катионирование
- •Н-катионирование с "голодной" регенерацией
- •Na-катионирование с дозированием кислоты
- •Последовательное H-Na-катионирование
- •Na-Cl-ионирование
- •Подготовка химически обессоленной воды
- •Частичное химическое обессоливание
- •Глубокое химическое обессоливание
- •Полное химическое обессоливание
- •Схемы соединения фильтров
Типы обработок воды
•Na-катионирование
•H-катионирование и OH- анионирование
•H-Na-катионирование
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
73 |
Na-катионирование
Умягчение воды (снижение содержания
Ca2+, Mg2+)
Реакции:
2RNa + Ca2+ R2Ca + 2Na+
2RNa + Mg2+ R2Mg + 2Na+
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
74 |
Na-катионирование
•Удаление ионов жесткости до 50-100 мкг-экв/дм3
+ простота
−невозможность глубокого умягчения воды (10 мкг-экв/дм3);
−высокий удельный расход NaCl на регенерацию (150-200 г/г-экв);
−неполное использование ОЕ катионита
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
75 |
Двухступенчатое Na- катионирование
•Удаление ионов жесткости до 5-10 мкг-экв/дм3
•Удельный расход NaCl:
Na1=100-120 г/г-экв), Na2=300-400 г/г-экв
− Щелочность без изменений
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
76 |
Двухступенчатое Na- катионирование
Показатель |
Na1 |
Na2 |
Высота слоя катионита, м |
2-2,5 |
1,5 |
|
|
|
Скорости фильтрования, м/ч |
25 (Ж < 5) |
Не более 40 |
|
15 (Ж = 5-10) |
|
|
10 (Ж = 10-15) |
|
Удельный расход соли на регенерацию |
100-120 (Ж < 5) |
300-400 |
(ориентировочно) |
120-150 (Ж = 5-10) |
|
|
170-250 (Ж = 10-15) |
|
Концентрация регенерационного раствора, |
5-8 |
8-12 |
% |
|
|
Скорость пропуска регенерационного |
3-4 |
3-5 |
раствора, м/ч |
|
|
Продолжительность взрыхляющей |
20-30 |
20-30 |
промывки, мин |
|
|
Интенсивность взрыхляющей промывки, |
4-5 (14-18) |
4-5 (14-18) |
л/(м2·с) (м/ч) |
|
|
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
|
77 |