книги / Справочник по водоподготовке котельных установок

менее 0,5 мкм. Однако следует от­

метить, что эти свойства омагничен-

ная вода сохраняет меньше суток,

затем ведет себя так, как если бы

ее не

омагничивали.

Это

явление

потери

магнитных

свойств

назы­

вается

релаксацией.

Поэтому

при

применении магнитной обработки в

тепловых сетях кроме омагничива-

ния

подпиточной

воды

необходимо

подмагничивать

воду,

циркулирую­

щую в системе, т. е. создавать так

называемый

антирелаксационный

контур, при помощи которого в те­

чение суток

подмагничивается

вся

вода,

циркулирующая

в

системе.

Рис. 2-2. Схема магнитной обработки воды

На

основании

трехлетней

про­

мышленной

эксплуатации

магнит­

в котельной с водогрейными чугунными

ной обработки воды в водогрейных

секционными

котлами (для

артезианской

воды с Ж к <

9 мг-экв/л; содержанием кис­

котельных с чугунными секционны­

лорода не более 3 мг/л и подогревом воды

ми котлами

при

закрытой

системе

/ — котел

до t

<

95° С).

для

отопления

теплоснабжения (рис. 2-2) межве­

чугунный

секционный

и вентиляции;

2 —насос

сетевой; 3 — ПМУ-2 для

домственной

комиссией

рекомендо­

антирелаксационного контура к поз. 1; 4 — система

вано

заводу

им. Войкова

наладить

отопления и вентиляции; 5 — ПМУ-2 для

подпитки

тепловой сети; 6 — котел чугунный секционный для

серийное

производство

устройства

горячего

водоснабжения; 7 — водоподогреватель;

8 — аккумуляторный

бак; 9 — система горячего во­

ПМУ-2

для

использования

его в

доснабжения;

10 — насос

горячего водоснабжения;

упомянутых

выше

котельных

при

// — охлажденная

вода

после

водоподогревателя;

/2 —ПМУ-2

для

антирелаксационного

контура

соблюдении следующих условий:

чего

водоснабжения;

14 — прямой трубопровод

1)

подогрев

воды

должен

осу­

к поз. 6; 13 — ПМУ-2

для подпитки системы

горя­

к системе

отопления

и вентиляции; 15 — обратный

ществляться

до

температуры

не

трубопровод от системы отопления и вентиляции;

16 — подпитка

чугунных

секционных котлов; 17 —

выше 95°С;

исходная

вода;

18 — греющая

вода системы

горя­

2)

должно

быть

предусмотрено

чего водоснабжения;

19 — вода

на

горячее

водо­

снабжение; 20 — прямая

труба

горячего

водоснаб-

не только омагничивание подпиточ­

жения;

21 — обратная

труба горячего

водоснаб­

ной воды, но и восстановление маг­

жения.

препятствующий

пассивированию

нитных

свойств

воды,

циркулирую­

щей в системе (антирелаксационный

металла; при этом должно снижать­

контур);

исход­

ся содержание кислорода — необхо­

3)

карбонатная жесткость

дима деаэрация;

деаэрация

подпи­

ной

воды

должна

быть

не

выше

точной

воды

при

магнитной

обра­

9 мг-экв/л;

магнит­

ботке

допускается только вакуум­

4)

возможно применение

ная, чтобы подогрев воды не превы­

ной обработки воды

без

деаэрации

шал 70°С;

на артезианской воде при содержа­

6)

содержание железа Fe2+ в ар­

нии растворенного в ней кислоро­

тезианской воде допускается не бо­

да не более 3 мг/л и сумме хлори­

лее 0,3 мг/л.

дов сульфатов не более 50 мг/л;

Применение магнитной обработки

5) при отсутствии или малом со­

воды возможно с соблюдением всех

держании

кислорода

и

свободной

перечисленных условий и при осу­

углекислоты хлор и сульфат-ионы

ществлении бытового горячего водо­

не опасны в коррозионном отноше­

снабжения (£<70°С), но омагни-

нии;

при

повышенном

содержании

чиваться

должна

вся

подпиточная

кислорода

(Ог > 3

мг/л)

или

при

вода,

напряженность

магнитного

сумме хлоридов и сульфатов более

поля при этом не должна превы­

50 мг/л интенсифицируется процесс,

шать

2000 Э

и

качество

подпиточ-

ной

воды должно

отвечать

ГОСТ

буется проведение пробного обезже-

2874-73 «Вода питьевая». Примене­

лезивания.

При

невозможности

ние метода согласовано с Госсанин-

провести его на первой стадии про­

спекцией

Минздрава

СССР. Такие

ектирования

выбирают

один

из

установки уже более 10 лет рабо­

приведенных ниже методов на ос­

тают в разных городах (Саратов,

новании

проведенного

пробного

Астрахань,

Новосибирск,

Рязань

обезжелезивания в лаборатории или

и др.).

опыта

работы

аналогичных

уста­

Для горячего водоснабжения при

новок.

расходе воды 5—15 м3 для магнит­

Для

обезжелезивания

подземных

ной обработки воды могут быть ис­

вод

используются

следующие

ме­

пользованы

аппараты

с постоянны­

тоды.

железа

аэрацией

ми магнитами ПМУ-2, выпускаемые

а)

Удаление

заводом им. Войкова или др. При

с последующим

фильтрованием

че­

большем расходе воды для горячего

рез сульфоуголь (с катализатором),

водоснабжения могут использовать­

которое

возможно

при

соблюдении

ся электромагнитные аппараты про­

следующих

условий:

щелочность

изводительностью

15,

25

и 50 м3/ч,

исходной воды должна

быть

более

серийно

изготовляемые

чебоксар­

2 мг-экв/л; перманганатная

окис-

ским

заводом «Энергозапчасть»

по

ляемость воды мг на 1 л Ог — менее

чертежам СКВ ВТИ. Для получе­

0,15

[Fe2+] + 3, где

[Fe2+] — содер­

ния

необходимой

производительно­

жание двухвалентного железа в ис­

сти как

ПМУ-2,

так и электромаг­

ходной воде, мг/л; содержание ам­

нитные аппараты могут включаться

монийных солей — менее 1

мг/л

(в

параллельно по несколько штук в

пересчете

на

NH4) ;

содержание

водопроводную сеть. Магнитную об­

сульфидов — менее 0,2 мг/л (в пере­

работку

воды можно

использовать

счете на H2S ); pH воды после аэра­

для

предотвращения

накипных

от­

ции и гидролиза железа — более 7.

ложений

в

циркуляционных

систе­

Этот метод наиболее прост как при

мах охлаждения.

эксплуатации, так и в аппаратур­

В водоподготовительных установ­

ном оформлении и нашел широкое

ках в схемах с известкованием при

применение

в

котельных

установ­

подогреве исходной воды до 30°С

ках.

для

защиты

пароводяных

подогре­

б) Метод аэрации с последова­

вателей от накипных отложений мо­

тельным фильтрованием воды через

жет быть также использована маг­

контактные

фильтры

с

дробленым

нитная

обработка

воды,

одновре­

пиролюзитом или омарганцованным

менно улучшающая процесс извест­

песком и затем через механический

кования.

фильтр

(при соблюдении

перечис­

2-4. ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ

ленных в п. «а» условий). Высоту

пиролюзита

или омарганцованного

ПОДЗЕМНЫХ ВОД

песка следует принимать не менее

Содержащиеся

в

артезианской

900

мм

и

скорость фильтрования

15 м/ч. При проектировании уста­

воде

ионы

двухвалентного

железа

новок

должна

предусматриваться

наиболее просто

удаляются

путем

возможность периодического

введе­

аэрации

и

фильтрования

через

ния

в

обрабатываемую

воду

2—

фильтрующий материал, обработан­

3 мг/л

марганцовокислого

калия

ный

катализатором,

ускоряющим

КМпС>4. Этот метод сложнее, чем по

процесс

окисления

двухвалентного

п. «а», и применяется

на

водопро­

железа в трехвалентное.

водных станциях.

При наличии в воде коллоидного

в) Удаление железа путем аэра­

двухвалентного железа (что встре­

ции и

последующего

хлорирования

чается

сравнительно

редко)

тре­

или

известкования

(в

случаях,

ко­

гда не выдерживается одно из усло­

Процесс

обезжелезивания

в

на­

вий, перечисленных в п. «а»).

порном

фильтре,

предложенный

г)

Удаление

ионного

железа каКаунасским

политехническим

ин­

тионированием. Этот

метод

приме­

ститутом

и

усовершенствованный

ним в случаях, когда требуется

канд. техн. наук Н. П. Лапотышки-

умягчение воды и в обрабатываемой

ной (ВТИ), заключается в следую­

воде

отсутствует

кислород.

щем. Через

фильтр,

загруженный

и

Величина pH воды после аэрации

сульфоуглем,

пропускается

аэриро­

гидролиза

железа

определяется

ванная вода со скоростью 25 м/ч в

по номограмме рис. 5-9 с учетом

течение 170—180 ч. За это время на

приведенных ниже данных увеличе­

поверхности зерен сульфоугля (раз­

ния содержания свободной углекис­

мером

0,8—1,2

мм)

образуется

лоты и снижения щелочности после

пленка из соединений железа, кото­

обезжелезивания.

в

на ­

рая

в

дальнейшем

служит

ката­

О б е з ж е л е з и в а н и е

лизатором

в

процессе

окисления

п о р н ы х ф и л ь т р а х .

Содержа­

Fe2+ в Ре34" и

способствует

высоко­

щийся в артезианской воде бикар­

му

стабильному

эффекту

обез­

бонат железа — соединение

вполне

железивания.

устойчивое

при

отсутствии

окисли­

Высота

слоя сульфоугля

должна

телей и при

pH > 7,5. При

сопри­

быть 1,3 м, что обеспечивается

при

косновении

артезианской

воды,

со­

использовании

для

обезжелезива­

держащей

двухвалентное

железо,

ния

натрий-катионитных

фильтров

с

кислородом

воздуха происходит

II ступени.

При

обезжелезивании

его

окисление

до

трехвалентного

фильтрование предварительно аэри­

с выпадением

осадка гидроокиси.

рованной воды производится со ско­

Наличие в воде солей меди, мар­

ростью 15 м/ч

(по

данным

Каунас­

ганца или фосфатов, а также кон­

ского политехнического института —

такт воды после введения кислоро­

25 м/ч). Когда потери напора в

да с ранее выпавшим осадком

же­

слое

загрузки

возрастают

до

леза

каталитически

ускоряет

про­

9,81 Н/м2 (Юм вод. ст.), фильтр от­

цесс окисления Fe2+ в Fe3+.

ключают на промывку.

Процесс окисления двухвалентно-,

Взрыхляющая промывка фильтра

го железа в трехвалентное и гидро­

производится из бака

промывочной

лиз последнего может быть выра­

воды (после обезжелезивания) с ин­

жен уравнением:

тенсивностью 4 л/(с*м2)

в

течение

4Fe (НСОэ)2 + 0 2 + Н20 —►

20—25 мин. Аэрация обезжелези-

— 4Fe (ОН)3 + 8С02.

ваемой

воды

производится

путем

присадки сжатого воздуха или уста­

При окислении на 1 мг Fe24рас­

новки эжектора с минимальным со­

ходуется 0,143 мг Ог, увеличивается

противлением

на

трубопроводе

об­

содержание

свободной углекислоты

рабатываемой воды.

на 1,6 мг/л, а щелочность при этом

На линии подсоса воздуха к эжек­

снижается на 0,036 мг-экв/л.

тору (или на линии сжатого возду­

В зависимости от условий

(значе­

ха)

необходимо

устанавливать

ния pH, наличия в воде окислите­

игольчатый вентиль для

регулиров­

лей

или восстановителей,

их

кон­

ки подсоса кислорода, расход кото­

центрации и т. п.) окисление может

рого

в

процессе

обезжелезива­

предшествовать гидролизу, идти па­

ния незначителен, а большое коли­

раллельно с ним или окислению мо­

чество

воздуха ухудшает

работу

жет подвергаться продукт

гидроли­

фильта.

за двухвалентного железа

Fe(OH)2

В высшей точке фильтра обезже­

(образуется при высокой карбонат­

лезивания

устанавливается

вантуз

ной жесткости, pH >

10 и содержа­

для

автоматического удаления

ско­

нии Fe24- >

10 мг/л).

пившегося

в

фильтре

воздуха.

2-5. ОБРАБОТКА ВОДЫ

бы заряжаться соответственно анио­

ПУТЕМ ИОННОГО ОБМЕНА

нами ОН- ,

С02з“ или С1~ и

затем

Ионитные

Методы

обработки

во­

обменивать их на анионы, содержа­

щиеся в обрабатываемой воде; этот

ды основаны на способности неко­

процесс

называется

анионирова-

торых

практически

нерастворимых

нием.

водоподготовки

для

в воде материалов вступать в ион­

В практике

ный обмен с растворенными в воде

энергетических

целей широкое рас­

солями,

сорбируя

из обрабатывае­

пространение имеют

сильнокислот­

мой воды

одни ионы

и отдавая

в

ные катиониты с активной группой

раствор

эквивалентное

количество

SO3H:

сульфоуголь

(наиболее

де­

других ионов, которыми ионит пе­

шевый), катионит КУ-2 (термостой­

риодически насыщается

при

регене­

кий), катионит КУ-1 и др.

в

рации. В качестве таких нераство­

Сильнокислотные

катиониты

римых

фильтрующих

материалов

пределах значений pH 1,5—10 мало

используются

катиониты

и

анио­

изменяют

свою обменную способ­

ниты.

при

регенерации

их

ность.

Слабокислотные

катиониты

Катиониты

типа КБ-4 (с активной группой

растворами NaCl, H2S 04 или NH4Cl

СООН~) способны к обмену катио­

способны

обменивать

содержащие­

нов при pH > 7, при более низких

ся в них

катионы

(соответственно

значениях pH резко снижается об­

Na+, Н+ или NH4+) на катионы об­

менная емкость поглощения за счет

рабатываемой

воды;

этот

процесс

подавления

диссоциации

карбо­

называется

катионированием.

ксильных активных групп.

Аниониты при регенерации их ще­

Аниониты разделяются на слабо­

лочью NaOH, содой Na2C03 или по­

основные и сильноосновные. Слабо­

варенной солью NaCl способны как

основные

аниониты

АН-31, АН-1,

Т а б л и ц а

2-2

Техническая характеристика ионообменныхматериалов

Насыпная масса, т/м.8

Полная

Размер

обменная

Технические

условия*

Марка ионита

товарного

в набухшем

способ­

зерен, мм

ГОСТ

продукта

состоянии

ность,

г-экв/м8'

Катиотты

Сульфоуголь

1-го

сорта:

0,5—1,2

0,67-0,7

500

ГОСТ 5696-51 *

крупный СК-1 . . .

мелкий СМ-1 . . .

0,25—0,7

0,69-0,79

—

570

ГОСТ 5696-51 *

Катионит КУ-1 . . .

0,3—2,0

0,6—0,73

0,33

650

ХТУ № Ю7.58

Катионит КУ-2-8 . .

0,315—1,25

0,7—0,88

0,34

1700

ГОСТ 5.1428-72

Катионит КУ-2-8чС

0,4—1,5

0,75—0,9

0,33

1700

МРТУ6-05-952-65

Катионит КБ-4-П2

0,25—1,0

0,68—0,82

См. табл.

2800

МРТУ6-05-902-63

15-14

Аниониты

Анионит АН-18-6 . .

0,355—1,2

0,6- 0,7

0,4

1000

МРТУ6-05-962-65

Анионит АН-31 . . .

0,4—2,0

0,72-0,75

0,31

1500

ГОСТ 13504-68

Анионит АВ-17-8 . .

0,355—1,25

0,74

0,33

800

ГОСТ 13504-68

Анионит АВ-17-8чС

0,4—1,25

0,74

0,33

800

ГОСТ 13504-68

Анионит АВ-23. . .

0,25—1,0

0,7

0,36—0,32

650

ТУП-494-66

П р и м е ч а н и я : 1. Катионит К^-2 применяется при

температуре 12С— 1£СсС,

имеет ‘ГосудагстЕен-

ный знак качества, стоек к кислотам, шелом м, (^ганичсским продуктам.

*

1

АН-18 способны обменивать

ионы

3. Параллельное водород-натрий-

своих активных групп на анионы

катионирование

с

второй ступенью

сильных кислот только в растворах

натрий-катионирования.

(пер­

кислот

и не способны

к

обмену

4.

Натрий-катионирование

ОН-ионов анионита на анионы сла­

вая

ступень)— хлор-ионирование,

бых

кислот

(кремниевой,

угольной

совмещенное в одном фильтре со

и др.)

и ионы солей.

Сильнооснов-

второй ступенью натрий-катиониро­

яые аниониты способны обменивать

вания.

ОН-ионы на анионы слабых кислот

5. Натрий-аммоний-катионирова-

при отсутствии

(либо при предвари­

ние

(параллельное или совместное)

тельном поглощении ими из обраба­

со второй ступенью натрий-катиони­

тываемой воды) ионов сильных кис­

рования.

химическое

обессо­

лот и их солей.

6.

Частичное

Анионирование на

сильнооснов­

ливание; осуществляется

при

необ­

ходимости несколько

снизить

соле-

ных

анионитах

может

осуществ­

содержание

обрабатываемой

воды.

ляться

при

различных

значениях

При этом водород-катионированием

Т>Н,

т. е. в

кислой, нейтральной и

(осуществляется

в

одну

или

две

щелочной среде.

ступени)

удаляются

Са2*,

Mg2+,

Анионирование

в

кислой

среде

если необходимо, часть Na+, разру­

применяется

в

схемах обессолива­

шается НСОз- (удаляется при

де­

ния,

в нейтральной — с целью уда­

карбонизации),

а

образовавшиеся

ления

ионов

НСОз-

из натрий-ка-

сильные

кислоты

НО,

H2SO4,

тионированной

воды

путем

хлор-

HNO3, HNO2 и др. удаляются

сла­

анионирования

и в щелочной среде

боосновными анионитами.

с целью удаления ионов ОН- и СОз2-

7. Полное химическое обессолива­

(понижение

щелочности)

после

из­

ние;

может

осуществляться

в

две

весткования и магнезиального обес-

или

три

ступени, причем

водород-

«фемнивания

воды

путем

также

катионированием

удаляются

все

хлор-анионирования.

Техническая

характеристика

из­

содержащиеся в обрабатываемой во­

де катионы,

анион

НСОз-

разру­

готавливаемых

отечественной

про­

шается и удаляется в основном де­

мышленностью ионообменных мате­

карбонизацией, анионы сильных кис­

риалов

приведена

в табл.

2-2.

лот удаляются слабоосновным анио­

Применение только

одного

како­

нитом,

анионы

слабых

кислот

го-либо ионитного метода

обработ­

(кремниевой, угольной и др.)—

ки воды в котельных низкого и

сильноосновным

анионитом.

среднего давления

осуществляется

редко, чаще применяется сочетание

а) НАТРИЙ-КАТИОНИРОВАНИЕ

нескольких методов.

Так, подготовка воды для тепло­

Натрий-катионитный метод умяг­

вых сетей может осуществляться пу­

чения воды основан на способности

тем одноступенчатого натрийили

некоторых

нерастворимых

в

воде

■водород-катионирования с «голод­

веществ

(сульфоуголь,

синтетиче­

ной»

регенерацией фильтров,

для

ские

смолы),

отрегенерированных

питания паровых котлов применяет­

поваренной

солью,

обменивать

по­

ся

сочетание

нижеперечисленных

движно расположенный катион Na+

методов.

на Са2+ и Mg2+ по следующим реак­

• 1. Двухступенчатое натрий-катио-

циям:

нирование.

2Na Кат + Са (НС03)2 —»

2.

Водород-катионирование с «го­

—* Са Кат2+ 2Na НС08;

лодной» регенерацией с

последую­

2Na Кат + Mg (НС08)2 —

щим двухступенчатым натрий-ка-

тионированием.

— Mg Кат2+ 2Na НС03;

большую

часть рабочего цикла ра­

содержании

анионов

сильных

кис­

ботает с «проскоком»

ионов НСОз-

лот

и

производительности

установ­

в фильтрат. Этой особенностью про­

ки более 50 м3/ч применение схемы

цесса

хлор-ионирования часто поль­

должно

быть

обосновано

технико­

зуются в котельных установках, где

экономическим

расчетом, возможно,

требуется

снижение

щелочности

что в этих случаях эта схема будет

только до 1—1,5 мг-экв/л.

более

рентабельной,

чем

водород-

С отключением фильтра на реге­

катионирование

с декарбонизацией.

нерацию

при

щелочности

1,5—

В

промышленных

условиях

при

3 мг-экв/л среднюю

щелочность

хлор-ионировании имело место сни­

фильтрата за

фильтроцикл

получа­

жение емкости

поглощения аниони­

ют в требуемых пределах, что зна­

та

и

нарушение

гидродинамики

чительно

увеличивает

рабочую

фильтрующего

слоя (сопротивление

емкость

поглощения

анионита

по

возрастало

до

1,5

кгс/см2)

в

связи

иону НСОз.

с загрязненностью

регенерационно­

Метод натрий-хлор-ионирования в

го раствора солями жесткости. Это

небольших установках

(производи­

явление

происходило

в результате

тельностью от 5 до 50 м3/ч)

имеет

выпадения

осадка

карбоната

каль­

явное преимущество перед водород-

ция в объеме анионита и вызывало

катионированием с декарбонизацией

необходимость

приготовления

реге­

и последующим

двухступенчатым

нерационного

раствора на умягчен­

натрий-катионированием. При хлор-

ной натрий-катионированной воде.

ионировании

расходуется

только

По этой же причине использование

один

реагент — поваренная

соль,

регенерационного

раствора

после

исключается

коррозионно-активная

хлор-анионитных

фильтров

на нат-

кислота, требующая

антикоррозион­

рий-катионитных фильтрах первой

ной

защиты

оборудования, трубо­

ступени возможно только в случае

проводов

и специальной

арматуры;

повышенной

минерализации исход­

не требуется значительного увеличе­

ной воды, когда относительная доля

ния

оборудования

в

сравнении

с

бикарбонатного

иона

сравнительно

наиболее

простой

схемой — натрий-

небольшая.

практика

эксплуа­

катионирования

(исключаются во-

Как показала

дород-катионитные фильтры, декар-

тации, применение в схемах натрий-

бонизатор, оборудование

для

хра­

хлор-ионирования

низкоосновных

нения кислоты и приготовления ре­

анионов невозможно, так как ем­

генерационного

раствора,

баки

и

кость

поглощения

анионитов

типа

насосы декарбонизированной

воды

АН-31, АН-18 и др. после 2—3 цик­

и пр.).

лов поваренной солью не восстанав­

Ограничением применения метода

ливается

(фильтр

не

регенери­

натрий-хлор-ионирования является

руется) .

недостаточный

выпуск

промышлен­

При применении схемы натрий-

ностью анионитов,

их высокая стои­

хлор-ионирования надо также иметь

мость, а

также

изложенные

ниже

в виду

большую

чувствительность

технологические условия, связанные

анионитов к содержанию в воде же­

с качеством исходной воды и содер­

леза

и органических

веществ,

кото­

жанием С1- в дренажных водах.

рые выводят анионит из строя. На­

Схему натрий-хлор-ионирования

личие этих веществ в исходной воде

рекомендуется

применять

при соот­

ношении

анионов

в

исходной

воде

ограничивает возможность примене­

ния схемы натрий-хлор-ионирования

НСО,

,

(2-5)

в котельных; так, в небольших уста­

S04 + NO, + NO, ^

новках

обезжелезивание

артезиан­

кроме того, сумма анионов сильных

ской

воды

еще

возможно

осущест­

кислот (кроме С1) не должна пре­

вить

сравнительно

простыми

сред­

вышать

3 мг-экв/л.

При

большем

ствами,

но

удаление

органических

веществ и железа из поверхностной

тов

наглядно

подтверждают

воЦ

воды

связано

со

сложными

соору­

можность использования хлор-ион»!

жениями для коагуляции и извест­

рования в котельных, так как к про!

кования,

после которых

хлор-иони-

цессу предъявляются менее жестки

рование и не требуется.

требования

(величина

проскоку

В работе

[Л.28]

для

анионита

НСО3-

может

составлять

1,5—<

АВ-17-8 приведены следующие наи­

2 мг-экв/л

при принятом

расход*

более полные лабораторные данные

соли

60

кг/м3 анионита).

о проведении процесса хлор-иониро-

вания:

в) ВОДОРОД-КАТИОНИРОВАНИЕ

Скорость фильтрования, м/ч

15—20

Сущность

метода

водород-катио^

Емкость поглощения по НСО,,

нирования заключается

в

фильтрсн

г-экв/м*...............................

280—300

вании

обрабатываемой

воды

через!

Общая

емкость

поглощения

по иоиам HCOjp, SOJ"2,

катионит, отрегенерированный

кис­

N07, NO7 и др.

лотой. В

процессе такого

фильтро-i

вания

катионы,

растворенные

в

об4

(исключая С1—), г-экв/м* . .

1200—1400

рабатываемой

воде,

обмениваются!

Средняя щелочность фильтра­

—0,2

та, мг-экв/л.........................

на водород.

протекают

следующие

Расход соли на

регенерацию

При

этом

(раствор чистый, не загряз­

реакции:

ненный солями

жесткости),

100—12 0

2Н К а т -+- Са (НСОа)2 —»

кг/м *....................................

Кроме того,

в [Л. 28] установлена

—* Са К а т 2 + 2Н20

+

2С02 Т;

(2-6)

2Н К а т +

Mg (НС08)2 -

прямая зависимость соотношения ем­

—►Mg К а т 2

2Н20 -|- 2С 02 1 :

(2-7)

кости

поглощения

по иону

HCOjT

и общей по S (H C O j-f S04- -J-NOir +

2Н К й т +

СаС12 —♦

(2-8)

+

Ю Г +

N 0 7 ) и

др.

(без

С1-) в

— Са К а т 2 -j- 2НС1;

зависимости

от

качества

исход­

2Н К й т

+

M gS04 —

ной

воды.

— Mg К а т 2 -f HCI;

(2-9)

Приведенные на рис. 2-4

опыты

НАГаяг +

NaCl-*

проводились при отключении фильт­

ров на регенерацию, при средней ве­

—*Na АГа/n -f-H C l;

(2-10)

личине проскока НОО~з 0,1 мг-экв/л

2H К am -f- Na2S 0 4 —»

и расходе поваренной соли на ре­

-» 2Na К am +

H2S 0 4;

(2-11)

генерацию примерно 50 кг/м8 анио­

нита. Приведенные результаты опы-

2H К am + Na2SiOa —>

- » 2Na К am - f H2S l0 8.

(2-12)

~*~о5щ

Как видно из приведенных реак­

ций, в процессе водород-катиониро-

Су

вания

(до

«проскока»

катионов

жесткости)

вода

умягчается — ка­

тионы жесткости Са2+ и M g2+ обме­

ниваются

на

водород, бикарбонат-

/

НСО,"

ный ион, образующий так называе­

мую карбонатную жесткость, разру­

о

о,г

о,н

о,б o,s 1,0

шается

с

образованием

углекисло­

Рис. 2-4. Соотношение бикарбонатной и об­

ты, а анионы солей постоянной»

жесткости

образуют

эквивалентное-

щей

обменной емкости

поглощения при

количество

минеральных

кислот.

различных отношениях в исходной воде

При более глубоком водород-

бикарбонат-ионов к сумме анионов силь­

ных кислот.

катионировании

до

«проскока»

в

фильтрат натрия

[реакции

(2-6)—

сильные

минеральные

кислоты и.

(2-12)] натрий, содержащийся в

угольная кислота.

исходной воде, обменивается на во­

Проходя

неотрегенерированные

дород

и образуется

эквивалентное

слои

катионита,

ионы

водорода

количество минеральных кислот.

сильных минеральных

кислот обме­

В

зависимости

от

требований

ниваются на ионы Сa2*, Mg2+ и Na^

к качеству обработанной воды и от

по уравнениям:

состава исходной воды метод водо-

Са Катл+ 2НС1 —»

род-катионирования

может

осуще­

—»2Н Кат, + СаС12;

ствляться

в

различных

схемах.

Наиболее широко водород-катио-

Mg К ama+ H2S04 —>

иирование

применяется

в схемах:

— 2HA'<m + MgS04;

водород-катионирования с «голод­

Na A'am+HCl —»H Кат -f NaCl

ной» регенерацией фильтров,

хими­

ческого

обессоливания

(частичного

и т. д., происходит как бы регене­

и полного), и реже в схеме парал­

рация, а затем вновь образуются те-

лельного водород-натрий-катиониро-

же соли, что были в исходной воде.

вания.

Таким образом, можно считать, что*

Рекомендации к применению и ре­

при «голодной» дозе кислоты на ре­

зультаты водород-катионирования в

генерацию

происходит

только раз­

различных

схемах

обработки воды

рушение

связанной

углекислоты

приведены в табл. 2-3.

[уравнения (2-6) и (2-7)]

и удаля­

ются связанные с бикарбонатом ка­

Водород-катионирование

тионы.

сильных

кислот

с «голодной» регенерацией фильтров

В

присутствии

Осуществление

водород-катиони­

диссоциация

угольной

кислоты по­

давлена,

поэтому

образовавшийся

рования в схеме так называемой

в верхних слоях СО2 находится в-

«голодной»

регенерации

фильтров

виде растворенного в воде газа и

нашло широкое применение в ко­

проходит как бы «транзитом» неот­

тельных

установках,

когда требует­

регенерированные

слои

катионита,,

ся разрушение бикарбонатного иона

и только когда в фильтрате уже нет-

со

снижением только

карбонатной

сильных кислот,

некоторое

количе­

жесткости

(щелочности)

до

0,7—

ство ионов водорода (угольной кис­

1,5 мг-экв/л.

лоты)

обменивается в нижних слоях,

В отличие от обычного процесса

на натрий,

чем

и

обусловливается

водород-катионирования (при кото­

появление

вторичной

щелочности;

ром берется избыток кислоты в

водород-катионированной воды. По­

1,5—г2 раза

больше теоретического)

степенно количество ионов

водоро­

в этом процессе расход кислоты на

да в фильтре уменьшается и пере­

регенерацию

соответствует теорети­

мещается в более нижние слои.

ческому или даже несколько мень­

К моменту

отключения

фильтра

ше его. При этом верхние слои от-

на регенерацию ионы водорода в-

регенерированного

катионита

будут

катионите практически расходуются,

содержать

обменный

катион

водо­

полностью. Получение при водород-

рода Н+, а в нижних слоях оста­

катионировании

с

«голодной» реге­

нутся

ранее

задержанные

ионы

нерацией фильтров фильтрата с ми­

Са2+, Mg2+ и Na+.

нимальной щелочностью

(при усло­

В верхних слоях катионита, отре-

вии отсутствия сброса кислой воды-

генерированного

«голодной»

дозой

при регенерации и кислого фильтра­

кислоты,

происходят

все

обычные

та в процессе водород-катионирова­

реакции

ионного

обмена,

приведен­

ния) зависит от качества

исходной'

ные

в

уравнениях

(2-5)—(2-11),

воды и расхода кислоты на регене­

в

результате

которых

образуются . рацию. Повышение расхода кислотьь