Осветлительный фильтр

Удаление из воды грубодисперсных частиц производят, пропуская воду через осветлительные (механические) фильтры.

Вода проходит через слой фильтрующего материала сверху вниз со скоростью 5-8 м/ч. Фильтрующим материалом может быть мраморная крошка, дробленый антрацит или кварцевый песок.

При фракции фильтрующего материала 0,5-2мм осветление осуществляется до повышения перепада давления в фильтре на 0,5-0,8 кгс/см².

При фракции фильтрующего материала 2-10 мм фильтр отключается на промывку через 24 часа.

Промывка фильтрующего материала осуществляется для удаления с поверхности и из толщи слоя накопившихся взвешенных веществ.

Этот процесс состоит из двух операций:

1. Продувка фильтрующего материала воздухом осуществляется снизу вверх для лучшего отделения взвешенных частиц путем перетирания зерен. Давление воздуха 2-2,5 кгс/см². Расход воздуха 390-490 м³/ч. Продолжительность 8-10 минут.

2. Промывка фильтрующего материала проводится потоком воды снизу вверх. Расход воды 490-650 м³/ч. Время промывки 15 минут

Перед включением фильтра в работу первая порция фильтрата в течение 5 минут сбрасывается в дренаж.

Умягчение воды методом ионного обмена. Ионообменные материалы.

Этот метод заключается в фильтровании воды через материал, способный обменивать часть своих ионов на ионы, растворенные в воде. Такие зернистые материалы называются ионитами или ионообменными материалами.

Большинство применяемых в настоящее время ионообменных материалов относятся к разряду веществ, называемых пластическими массами типа синтетических смол (т.е. получаемых искусственным путем из более простых веществ), отличающихся размерами и структурой их молекул.

Молекулы синтетических соединений состоят из тысяч, а иногда и десятков тысяч плотно связанных между собой атомов.

Ионообменные материалы обладают способностью к реакциям ионного обмена благодаря особой структуре их молекул. Молекулы состоят из твердой нерастворимой молекулярной сетки, к элементам которой присоединены активные группы атомов. Эти группы способны к электролитической диссоциации в воде на ионы. Одни из ионов неразрывно связаны с твердым каркасом молекулы и придают ему соответствующий электрический заряд, а другие с противоположным зарядом имеют ограниченную подвижность вблизи этого твердого каркаса и способность обмениваться с растворенными в воде ионами. В зависимости от характера активных групп ионита его подвижные ионы могут иметь положительный и отрицательный заряд. Если ионит имеет положительно заряженные активные группы, то он называется катионитом, если отрицательно заряженные - анионитом.

Сущность процесса катионирования воды

Катионированием называется процесс обмена катионов между веществами (электролитами), растворенными в воде, и твердым нерастворимым веществом, погруженным в эту воду и называемым катионитом.

Катион, который катионит отдает в раствор взамен поглощаемых катионов, называется обменным.

Свойства применяемых в технике катионитов таковы, что в их состав могут быть введены разные обменные катионы. Для практики водообработки являются важными три катиона: натрий, водород и аммоний. В зависимости от того, каким из этих катионов заряжен катионит, различают три процесса:

натрий - катионирование (Na - катионирование);

водород - катионирование (Н - катионирование);

аммоний - катионирование (NH₄ - катионирование)

Na-катионирование

При натрий-катионировании обменным катионом является катион натрия.

При фильтровании жесткой воды через слой Na-катионита катионит поглощает из воды катионы кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺) и взамен отдает в воду катионы натрия (Na⁺)

Каждый двухвалентный катион кальция и магния заменяется двумя одновалентными катионами натрия, т.е. обмен происходит в эквивалентных количествах.

После замены всех обменных катионов натрия катионами кальция и магния катионит истощается, то есть теряет способность умягчать воду. Для восстановления обменной способности катионита его обрабатывают 6-12% раствором поваренной соли NaCl. Этот процесс называется регенерацией.

CaK₂ + 2 NaCl = 2NaK + CaCl₂

MgK₂ + 2 NaCl = 2NaK + MgCl₂

Достоинства:

1. Получается глубоко умягченная вода

2. Меняется катионный состав воды

3. Применяется дешевая поваренная соль

Недостатки:

1. Не меняется анионный состав воды

2. Не меняется щелочность воды

3. Несколько увеличивается общее солесодержание воды

Н-катионирование

Недостатки Na-катионирования могут быть устранены, если ионообменный материал вместо катиона Na⁺ заряжать катионом H⁺.

При фильтровании жесткой воды через слой Н-катионита катионит поглощает из воды катионы кальция (Ca²⁺), магния (Mg²⁺) и натрия Na⁺ и взамен отдает в воду катионы водорода (Н⁺)

Часть катионов водорода взаимодействует с присутствующими в воде бикарбонатными анионами, образуя СО₂ и Н₂О

Регенерация истощенного катионита состоит в фильтровании через него 1-1,5% раствора H₂SO₄

Достоинства:

1. Полностью удаляется щелочность воды

2. Уменьшается сухой остаток

3. Получается глубоко умягченная вода

Недостатки:

1. Получается кислая вода, непригодная для питания котлов

2. Применяется дорогая и опасная серная кислота

3. Оборудование химводоочистки должно быть из кислотостойких материалов или с антикоррозионным покрытием

NH₄ –катионирование

Этот процесс заключается в замене всех катионов сырой воды на катион аммония ()

Выходящая из аммоний-катионитного фильтра умягченная вода содержит только диссоциированные соли аммония и имеет щелочность равную щелочности исходной воды.

Но, попадая в котел, эти соли при высокой температуре распадаются с образованием газообразного аммиака, уходящего с паром, и свободных кислот.

Поэтому, аммоний-катионирование, как и водород-катионирование, сочетают с натрий-катионированием, нейтрализуя образующиеся кислоты щелочной натрий-катионированной водой.

Повышенное содержание аммиака в паре при одновременном присутствии кислорода приводит к аммиачной коррозии латуни и других медных сплавов. Этот метод обычно применяют при отсутствии теплообменной аппаратуры с латунными трубами.

Регенерацию истощенного катионита проводят 2-3% раствором хлористого аммония NH₄Cl или сернокислого аммония (NH₄)₂SO₄