3.1.5. Очистка на іонообмінних колонках.

Іонітову очистку розчину молочної кислоти зазвичай застосовують при відсутності у схемі виробництва кристалізації лактату, а також при отриманні кислоти, яка містить мінімальну кількість домішок мінеральних речовин або їх окремих іонів. Для очищення молочної кислоти на вітчизняних заводах іоніти були застосовані в 1950 р. [3]. При фільтрації через катіоніти в Н-формі та аніоніти в ОН-формі в результаті іонообміну з розчину видаляються не тільки мінеральні речовини, але частково молекулярно сорбуються барвні і азотисті речовини.

Реакційну масу після розкладання лактату кальцію без осадження іонів заліза і миш'яку фільтрують, розчин молочної кислоти освітлюють активованим вугіллям, знову фільтрують на фільтрпрессах і на мішечних фільтрах типу Прокша, охолоджують в теплообміннику до 40-45°С і направляють на іонітну установку. Іони заліза і миш'яку разом з оксидом кальцію і іншими іонами виділяють на іонообмінниках. При освітленні активоване вугілля адсорбує барвні речовини, в основному не затримуючи мінеральних речовин, що видаляються на іонітах [8].

Зниження кольоровості і ретельне фільтрування розчинів необхідно, оскільки барвні речовини також сорбуються іонітами але зважені часточки засмічують їх, і в тому і в іншому випадку знижуючи обмінну ємність.

Після іонообміну в катіонітових і аніонітових реакторах розчин фільтрують на контрольних фільтрах (з метою уловлювання найдрібніших частинок аніоніта) і упарюють в один прийом у випарній установці [8].

Реактор (фільтр) являє собою циліндричну ємність висотою 6 м, діаметром 1,5 м, з кришкою і знімним днищем, виготовлену з вуглецевої сталі, гумовану зсередини харчовою гумою ІР-23а або ІР-106 та розраховану на робочий тиск 0,6 МПа. У нижній частині реактора розташована дренажна система з ковпачків. У катіонітових фільтрах на ковпачки завантажують шар фарфорової насадки заввишки 10 см, а на нього - шар кварцового піску висотою 20 см. В аніонітові реактори завантажують тільки кварцовий пісок шаром 30 см, потім завантажують іоніти шаром, рівним 2/3 корисної висоти циліндричної частини реактора, відношення числа катіонітових реакторів до аніонітових 3:2.

Всі трубопроводи, вентилі, збірники, насоси виконують з кислототривких матеріалів, сталі, гумованих харчовою гумою, або емальованими.

Використовують катіоніт КУ-2-8-чС в Н-формі та аніоніт АВ-16ГС в ОН-формі. Катіоніти - високомолекулярні органічні з'єднання (тверді гелі), що містять іоногенні активні групи сильно кислотного характеру, здатні до реакцій катіонного обміну, наприклад, з іоном кальцію.

Катіоніти нерозчинні у воді, розчинах мінеральних кислот, лугів і в органічних розчинниках. Катіоніт КУ-2-8ч-С отримують полімеризацією стиролу з дивінілбензолом з подальшою обробкою набухлого полімеру хлорсульфоновою кислотою. Іоногенною є сульфогрупа [8].

Головний показник якості іонітів - обмінна ємність, яка виражається числом мг-екв в 1 мл набухлого іоніту. Розрізняють повну статичну, рівноважну статичну і динамічну ємності. Перша відповідає максимально можливому насиченню іоніту катіонами або аніонами в статичних умовах, остання - практично доцільному насиченню в динамічних умовах після якого іонообмінна здатність іоніта різко падає.

Катіоніт КУ-2-8-чС (ГОСТ 20298-74) являє собою сферичні зерна від жовтого до коричневого кольору, розміром 0,40-1,25 мм, що містять 50-60% вологи, мають питомий об'єм в Н-формі не більше 3 см3/г, повну статичну обмінну ємність не менше 1,65 мг-екв/мл, рівноважну статичну обмінну ємність не менше 1,5 мг-екв/мл і динамічну обмінну ємність (з повною регенерацією іоніту) не менше .1300 г-екв/м3.

Аніоніт АВ-16ГС - сильно лужний, отримується поліконденсацією піридину, поліетилену, поліаміну і епіхлоргідрину. Іоногенними є вторинні і третинні аліфатичні аміногрупи і піридинові групи.

Згідно ГОСТ 20301-74, цей аніоніт являє собою сферичні зерна жовто-коричневого кольору, розміром 0,4-1,6 мм, що містять вологи 60-65%, що мають питомий об'єм в ОН-формі 4,4 ± 0,4 см3/г, повну статичну обмінну ємність не менше 1,70 мг-екв/мл і освітлюючу здатність не менше 85%.

Гарантований термін зберігання іонітів -12 місяців з дня їх виготовлення.

Коли іонообмінна здатність буде вичерпана, катіоніт і аніоніт регенерують – витісняють сорбований іон відповідно кислотою та лугом.

Регенерацію катіоніту ведуть розчином соляної кислоти. При використанні її слід враховувати більшу агресивність і можливість забруднення розчинів молочної кислоти хлоридами. Азотну кислоту не застосовують тому, що вона є сильним окислювачем, що сприяє руйнуванню катіоніту. Сірчана кислота небезпечна можливістю утворення у фазі катіоніта важкорозчинного осаду сульфату кальцію.

Контроль очистки ведуть по проскоку з катіонообмінника іона заліза, з аніонообмінника - сульфат-іона у відпрацьованому розчині [12, 8].