Схемы ионообменных установок

 

Процесс ионообменной очистки является периодическим и состоит из чередующихся между собой стадий:

- очистка воды;

- промывка ионита;

- регенерация ионита;

- окончательная отмывка ионообменника.

 

Технологические схемы и оборудование для ионообменной очистки аналогичны аппаратуре, используемой для очистки сточных вод методом адсорбции.

При ионообменной очистке также используется два типа установок: установки периодического и непрерывного действия.

 

Аппараты с неподвижным слоем ионита

 

В производственной практике широко распространены ионообменные установки периодического действия с неподвижным слоем ионита.

Типичный ионообменник представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, внутри которого на опорной решетке расположен слой гранулированного ионита. Для равномерного распределения очищаемого раствора по сечению аппарата служат специальные распределительные устройства. Для предотвращения уноса частиц смолы сверху ее закрывают сеткой из нержавеющей стали или полимерных материалов. Высота колонны должна быть значительно больше высоты слоя смолы, чтобы дать возможность перейти слою в псевдоожиженное состояние при промывке смолы восходящим потоком.

Ионообменный аппарат с неподвижным слоем ионита

 

Цикл работы колонны периодического действия состоит из следующих стадий:

– ионный обмен, идущий в слое ионита;

– отмывка ионита от механических примесей;

– регенерация ионита;

– отмывка ионита от регенерирующего раствора.

 

На первой стадии очищаемый раствор подается в верхнюю часть аппарата через распределительное устройство. Раствор самотеком движется вниз и выводится из нижней части аппарата.

На второй стадии в аппарат подается промывная вода. Подача воды осуществляется насосом снизу вверх. Слой ионита при этом переходит в псевдоожиженное состояние. При промывке ионита таким способом происходит не только его отмывка от исходного раствора, но и удаление из слоя ионита накопившихся в нем механических примесей. При работе аппарата в каскаде с другими аппаратами того же назначения в качестве промывной воды может быть использована очищаемая вода. В этом случае промывная вода после отделения от нее механических примесей направляется в другой аппарат для очистки.

После отмывки ионита проводится его регенерация. Регенерирующий раствор подают в аппарат сверху, так же как и очищаемый раствор. В качестве регенерирующих растворов в зависимости от типа ионита используют растворы кислот и щелочей.

По окончании стадии регенерации проводят тщательную отмывку ионита от регенерирующего раствора обессоленной водой или конденсатом, подавая ее (или его) сверху вниз.

 

Аппараты с движущимся и кипящим слоем ионита

 

В аппаратах с движущимся или кипящим слоем ионита удается достичь большей скорости процесса за счет снятия внешне диффузионного торможения и более полно использовать емкость ионита за счет ликвидации застойных зон в слое.

Конструкции аппаратов с движущимся слоем ионита представляют собой вертикальные колонные аппараты с ситчатыми тарелками и переливными устройствами. Очищаемый раствор движется снизу вверх со скоростью, обеспечивающей псевдоожижение слоя ионита на тарелке. Регенерированный ионит непрерывно подается на верхнюю тарелку, откуда через переливное устройство «стекает» на нижележащую тарелку и т.д. С нижней тарелки отработанный ионит непрерывно отводится на регенерацию. Регенерацию и отмывку ионита проводят в отдельном аппарате.

Ионообменный аппарат с движущимся ионитом

 

Регенерация ионитов

 

Характерной особенностью ионитов является их обратимость, т.е. возможность проведения реакции в обратном направлении, что и лежит в основе их регенерации.

Н-катиониты регенерируют 2–8%-ми растворами кислот. Чаще всего используют раствор серной кислоты, как наиболее дешевый. Для Na-катионитов в качестве регенерационных растворов используют раствор NaCl. Регенерационные растворы – элюаты– содержат катионы. Затем после рыхления и промывки катиониты заряжаются путем пропускания через них раствора поваренной соли.

Отработанные аниониты регенерируют 2–6%-ми растворами щелочи. Аниониты при этом переходят в ОН-форму.

Элюаты содержат в сконцентрированном виде все извлеченные из сточных вод анионы. Элюаты, представляющие собой растворы кислот и щелочей, нейтрализуют или обрабатывают с целью рекуперации ценных продуктов. Нейтрализацию проводят смешением кислых и щелочных элюатов, а также дополнительным введением кислоты или щелочи.