Dedurizare a apei cationizare de sodiu

Scopul cationizării sodiului este de a elimina din apă ionii care cauzează duritatea acesteia, adică. calciu și magneziu. Procesul în sine este descris de următoarele reacții: 2Na [K] + Ca(HCO3)2 → Ca[K]2 + 2NaHCO3, 2Na [K] + Mg(HCO3)2 → Mg[K] 2 + 2NaHCO3, 2Na [K] + CaCl2 → Ca[K]2 + 2NaCl, 2Na [K] + MgCl2 → Mg[K]2 + 2NaCl, 2Na [K] + CaSO4 → Ca[K]2 + Na2SO4, 2Na [K] + MgSO4 → Mg[K]2 + Na2SO4, 2Na [K] + CaSiO3 → Ca[K]2 + Na2SiO3, 2Na [K ] + MgSiO3 → Mg[K]2 + Na2SiO3, unde [K] este o matrice de schimbător de cationi insolubilă.

Cerințe de bază pentru apă înainte de alimentarea filtrelor schimbătoare de cationi de sodiu:

Parametru	Unitate rev.	Cant
solide în suspensie	mg/l	≤ 8
Chroma	Grad.	≤ 30

Cationizarea sodiului poate fi realizată în una sau două etape, în funcție de cerința de duritate a apei la ieșirea din instalație:

până la 0,05 ... 0,1 mg-eq / l - conform unei scheme cu o singură etapă;
până la 0,01 mg-eq / l - conform unei scheme în două etape.

Luați în considerare funcționarea unei instalații de schimb N-cationi cu o singură etapă:

Apa, care trece printr-un strat de cationit, se inmoaie si merge in rezervorul de stocare, de unde este deja pompata catre consumator. O astfel de schemă evită formarea efluenților acizi și, ca urmare, utilizarea echipamentelor și materialelor rezistente la acid.

N-cationizarea cu o singură etapă, în comparație cu două etape, are o serie de dezavantaje care îi limitează utilizarea:

dedurizarea apei nu mai mult de 0,05 mg-eq/l,
utilizarea incompletă a capacității de schimb de lucru a filtrului,
consum crescut de sare pentru regenerare.

Loc de muncainstalație de schimb N-cationi în două trepte.

Trecând prin filtrele de N-cationit din prima etapă, duritatea apei scade la 0,1 ... 0,2 mg-eq/l, apoi, trecând prin filtrele din a 2-a etapă, scade la 0,02 ...

Secvența unei astfel de filtrări permite utilizarea maximă a capacității de lucru a ambelor filtre: o parte semnificativă a sărurilor de duritate este reținută pe filtrele primei etape, a doua etapă reduce duritatea reziduală după schimbătoarele anterioare de cationi și acționează ca un barieră, reținând sărurile de duritate în cazul străpungerii acestora. Astfel, regenerarea filtrelor din prima etapă se realizează nu după începerea străpungerii cationilor de calciu și magneziu, ceea ce necesită un control atent, ci în funcție de cantitatea estimată de apă care a trecut prin ei.

Regenerarea filtrelor de Na-cationit.

Regenerarea schimbătorilor de N-cationi se realizează prin trecerea unei soluții de clorură de sodiu prin rășină și este descrisă prin următoarele reacții: Ca[K]2 + 2NaCl → 2Na[K] + CaCl2, Mg[ K]2 + 2NaCI → 2Na[K] + MgCI2.

Sărurile de clorură de calciu și magneziu formate ca urmare a schimbului de ioni sunt bine îndepărtate atunci când soluția de regenerare este trecută și mai departe în procesul de spălare a filtrului.

Procesul de regenerare a plantelor schimbătoare de cationi sodiu constă în mai multe etape:

Afânarea/spălarea în contra - durează aproximativ 10-15 minute și are ca scop slăbirea straturilor compactate ale schimbătorului de cationi și îndepărtarea solidelor în suspensie aduse;

Omiterea soluției de regenerare este procesul de restaurare a ionilor de Na + substituiți la ionii de Ca 2+ și Mg 2+. Timpul de curgere al soluției de regenerare depinde de capacitatea de lucru a filtrului, de concentrația soluției saline, de gradul necesar de înmuiere și variază de la 25 la 40 de minute.

Consumul de sare pNaCl pe regenerare poate fise calculează cu formula: pNaCl = S ⋅ a ⋅ hk ⋅ epNa/1000, kg, unde S este aria filtrului, m2, hк este înălțimea stratului schimbător de cationi, m, epNa este capacitatea de schimb de lucru a filtrului de cationiți în cazul cationizării Na, g-eq/m3, а – consumul specific de sare la 1 g-eq din capacitatea de schimb de lucru a schimbătorului de cationi, g /g-eq. Pentru o instalație cu o singură treaptă a = 150…200, g/g-eq, pentru un filtru în două trepte etapa I a = 120…150 g/g-eq, pentru etapa II a = 300…400 g/ g-echiv.

Pentru o trecere mai completă a proceselor de substituție ionică în timpul regenerării și filtrării, se utilizează metodacationizare în contracurent.

Acest lucru se datorează faptului că în procesul de regenerare de sus în jos, cea mai completă înlocuire a ionilor de Ca 2+ și Mg 2 cu ioni de Na + are loc în straturile superioare ale filtrului schimbătorului de cationi, în timp ce straturile inferioare, ca cele superioare se regenerează, se concentrează din ce în ce mai mult ionii substituiți de Ca 2+ și Mg 2+. Acest lucru, la rândul său, afectează procesul de regenerare și duce la faptul că straturile inferioare nu sunt complet regenerate. Același efect contraionic se observă în timpul funcționării filtrului, doar cationii de sodiu acționează în locul cationilor de magneziu și calciu înlocuiți - concentrația lor crescută în straturile inferioare ale schimbătorului de cationi inhibă procesul de schimb de ioni, ceea ce duce la o scădere. în capacitatea de schimb utilă a filtrului schimbătorului de cationi și, ca urmare, calitatea apei prin ieșirea instalației.

Acest efect, care afectează negativ funcționarea filtrului, este eliminat prin cationizare în contracurent - apa dedurizată și soluția de regenerare sunt furnizate în direcții diferite, oferind astfel condiții pentru cea mai completă înmuiere a apei în timpul procesului de filtrare.