- •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
Рабочие обменные емкости
|
H- |
Na- |
OH- |
||
Вид ионита |
катионирова катиони |
анионирование |
|||
|
ние |
рование |
|
|
|
|
по Cl- |
по SiO 2- |
|||
|
|
|
|
3 |
|
|
Катиониты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сульфоуголь |
200–300 |
250–350 |
- |
- |
|
Сильнокислотный катионит |
|
|
|
|
|
450–1300 |
750–1900 |
- |
- |
||
гелевого типа с ~8% ДВБ |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Слабокислотный катионит |
1800–4200 |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
Аниониты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Слабоосновной анионит |
- |
- |
700–1200 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
Сильноосновной анионит |
- |
- |
400–700 |
300–400 |
|
|
|
|
|
|
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
61 |
Термическая стойкость
•Разрушение матрицы ионита или отщепление функциональных групп от каркаса ионита, что приводит к потери обменной емкости и загрязнению фильтрата продуктами разложения ионитов.
Температурный предел длительного использования: для катионита КУ-2-8 - 100°C, для анионита АВ-17 - 40°C.
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
62 |
Радиационная устойчивость
|
|
Вид ионита |
Доза радиации, рад. |
|
|
Сильнокислотный катионит: |
|
- полимеризационный |
108 |
- поликонденсационный |
109 |
Карбоксильный слабокислотный |
|
107 |
|
катионит |
|
Аниониты: |
|
- сильноосновные |
107 |
- поликонденсационные |
5·107 |
- пиридиновые |
5·108 |
|
|
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
63 |
Органопоглощение
Аниониты подвергаются постепенному необратимому загрязнению органикой с большой молекулярной массой, что приводит:
•к снижению рабочей обменной емкости анионитов
•увеличению расхода реагентов
•увеличение расхода воды на собственные нужды
•увеличение солесодержания обессоленной воды
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
64 |