Сильноосновным анионитом

Сильноосновными анионитами являются полистиролы с активными триалкиламмонийными группами, а слабоосновными — полистиролы с активной аминогруппой. С помощью анионитов воду очищают от анионов кислот и солей.

Поглощение органических веществ приводит к отравлению и слабоосновных анионитов. В [116] показано, что присутствие органических веществ в биологически очищенных сточных водах не влияет на равновесную емкость слабоосновного сорбента. Однако замедление кинетики поглощения ионов ОН-формой сорбента приводит к увеличению длины зоны ионопереноса. Поскольку сорбция органических веществ замедляет кинетику поглощения ионов и не влияет на ионообменное равновесие, рабочую емкость сорбента можно повысить увеличением слоя материала. На основе этого положения в [116] проведено испытание схемы ионирова-ния биологически очищенной сточной воды последовательным фильтрованием через Н- и две ступени ОН-ионитных фильтров. После проскока кислоты на регенерацию отводили головной ОН-фильтр, а в конец цепочки вводили свежеотрегенированный фильтр. Возрастание длины слоя (в 2 раза) позволило более чем вдвое увеличить рабочую емкость ионита по анионам сильных кислот и довести ее до 1200—1300 г-экв/м3. Ионитами удалялось примерно 50 % органических соединений исходной воды. Рабочая емкость анионита АН-22 по органическим веществам составила 1,5—3,0 кг/м3 в единицах ХПК. Таким образом, за счет увеличения загрузки слабоосновного анионита можно обеспечить частичное извлечение органических веществ из .биологически очищенной сточной воды наряду с анионами сильных кислот. Это позволяет снижать глубину очистки на стадии предварительной адсорбционной обработки либо проводить ее в схемах полного химического обессоливания непосредственно перед сильноосновными анионитами.

Появление в воде насыщенной кремнекислотой, небольших количеств гидроокисей алюминия или железа должно привести к резкому понижению растворимости чистой S102, что, по-видимому, является следствием обволакивания частиц SiO2 весьма труднорастворимыми комплексами алюмо- или ферросиликатов. Истинная растворимость, особенно .при высоких температурах, этих сложных соединений практически не исследована; можно только предположить, что любые процессы их растворения, в особенности при высоких температурах, сопровождаются деполимеризацией, гидролизом и т. п., приводящими к образованию более простых мономеров. Вышеупомянутые полимерные (коллоидные) кремнепро-изводные не поглощаются обычными, с гелевой структурой, сильноосновными анионитами и могут появиться в небольшом количестве в контуре с добавочной обессоленной водой; эти. количества могут стать, однако, заметными в периоды пуска,

На рис. 7.6,а, в представлены схемы обессоливания, разработанные с учетом указанных условий. По схеме а анионитные фильтры загружаются сильноосновными анионитами типа АВ-17, а Н-катионитный фильтр — катионитом КУ-2; Н-катионитный фильтр и анионитный фильтр II ступени работают по двухпоточ-ной схеме при регенерации. При небольшой производительности Оу предвключенный анионитный фильтр также необходимо включить по двухпоточной схеме или применять метод развитой регенерации.

При адсорбции катионов слабых оснований и анионов слабых кислот сильнокислотными катионитами и сильноосновными анионитами также на-

К описанным выше реакциям поглощения из воды анионов сильных кислот способны все аниониты как сильноосновные, так и слабоосновные. Анионы слабых кислот, из которых в практике водообработки наибольшее значение имеют угольная и кремниевая, могут поглощаться из воды в значительном количестве только сильноосновными анионитами. Обычно в этих случаях обменными анионами служат гидроксил-ионы. Реакции, протекающие при этом, описываются следующими уравнениями:

весьма небольшой; включение же декарбонизаторов в схему обессоливания сопряжено с потерей давления, необходимостью устанавливать промежуточные насосы и расходовать на их привод дополнительную энергию. Более экономичным в этих условиях является удаление углекислоты сильноосновными анионитами. Этот же тип смол требуется и для удаления из воды кремнекислоты.

сильноосновными анионитами сорбируется при отсутствии в во-

вого обессоливания с сильноосновными анионитами обеспечи-

Сильноосновные аниониты третьей группы. Следует отметить, что рений, поглощенный сильноосновными анионитами, не элюируется растворами аммиака, т. е. связь перренат-иона с активными группами этих смол очень высока. По сродству к перренат-иону сильноосновные аниониты можно расположить в следующий ряд: АВ-27^АВ-17^АМ^АВ-28^=АВ-23»АМП> >АВ-16Г.

При сорбции шестивалентного селена форма анионита играет роль только при применении слабоосновных анионитов типа АН-2Ф и ЭДЭ-10П. Количественное извлечение селена при этом наблюдается только в том случае, если аниониты находятся в Cl-форме. На рис. 48 приводятся данные о сорбции селена (VI) из азотнокислых растворов анионитом АВ-17Х8 и амфолитом АНКБ-1Х8 [24], характеризующие возможность применения указанных марок ионообменных смол для извлечения шестивалентного селена. Хорошая сорбция селена(IV) и (VI) из растворов селенистой и селеновой кислот может быть использована как для извлечения и концентрирования элемента, так и для отделения его от теллура. Теллур(IV), и (VI) из растворов его кислот практически не сорбируется сильноосновными анионитами типа АВ-17Х8, АМП, AM.

Как известно, для подготовки добавочной воды на ТЭС и АЭС применяются схемы двух- и трехступенчатого обессоливания, включающие ступени с низкоосновным и сильноосновным анионитом. Выше была обоснована необходимость удаления органических примесей перед поступлением на анионитные фильтры. Од-, нако в литературе отсутствуют четкие рекомендации по допустимым концентрациям органических веществ в очищенной городской сточной воде, подаваемой на установки обессоливания. Согласно [120] устойчивая работа катирнитных - и анионитных фильтров этих установок возможна при условии предварительного снижения ХПК биологически очищенных городских сточных вод до 10—

При значениях рН 10,0—10,5, как, например, при коагуляции сернокислым железом с известью, осветленная вода перед подачей на угольные фильтры должна подвергаться подкислению или Н-катионированию. И в этом случае угольные фильтры должны устанавливаться после Н-фильтров I ступени. При повышенных значениях ХПК, характерных для производственных сточных вод, оправдано включение узла адсорбции перед сильноосновным анионитом.

После Н-катионитных фильтров второй ступени в схему обессоливающей установки включен декарбонизатор (Д), в котором происходит значительное снижение концентрации растворенной в воде углекислоты. После декарбонизатора обрабатываемая вода собирается в промежуточном баке (Б), откуда насосом подается на следующую стадию очистки — анионитные фильтры второй ступени (А2), загруженные сильноосновным анионитом. В них осуществляется обмен на гидроксильный ион ОН~ анионов слабых кислот СО~ и SiOj", оставшихся в воде после анионитных фильтров первой ступени. Благодаря тому, что большая часть углекислоты удаляется в декарбонизаторе, обменная емкость сильноосновного анионита в фильтрах А2 используется преимущественно для удаления из воды кремнекислоты, что экономически оправдывается, если учитывать относительно высокую'стоимость анионообменных смол.

2. Первый корпус ступенчато-противоточного фильтра в двух-поточном исполнении (см. рис. 2.10,з или 2.10,и) заполняется слабокислотным или полифункциональным катионитом, а второй корпус — сильнокислотным катионитом. Такая схема может быть наиболее эффективной в том случае, когда щелочность воды, поступающей на Н-катионитные фильтры, составляет не менее трети суммы всех анионов. При таких условиях удельный расход серной кислоты через второй корпус, загруженный сильнокислотным катионитом, составляет более 1,2—1,4 г-экв/г-экв, и тем самым обеспечивается высокая обменная емкость сильнокислотного катионита. Так, например, при загрузке первого корпуса сульфоуглем, а второго КУ-2-8 обменная емкость катионитов получается соответственно 300—400 и 1100—1400 г-экв/м3. Эффективность данной технологии можно существенно повысить, если между корпусами Н-катионитного фильтра, загруженными сульфоуглем и КУ-2-8, включить анионитный фильтр, загруженный средне- или сильноосновным анионитом. При этом улучшаются условия работы Н-катионитного фильтра путем увеличения относительной щелочности обрабатываемой воды за счет замены части анионов сильных кислот на анионы НСО3, СО3 или ОН. При этом предвключенный анионитный фильтр может или отдельно регенерироваться раствором NaHCO3, Na2CO3, или перед подачей на анионитный фильтр первой ступени раствор щелочи пропускается через этот предвключенный фильтр. Включение анионитного фильтра перед Н-катио-нитным фильтром, загруженным сильнокислотным катионитом, может быть также успешно использовано в решении, рассмотренном в предыдущем варианте.

нирования воды в фильтре первой ступени необходимо осуществлять до проскока сульфат-ионов, а хлор-ионы нужно задерживать во втором фильтре, загруженном сильноосновным анионитом АВ-17-8. Эти фильтры необходимо регенерировать последовательным пропусканием раствора щелочи сначала через АВ-17-8, а затем через АН-31.

щелочи выше стехиометрического, а при противоточной регенерации в этом нет необходимости. Учитывая известные недостатки противоточных фильтров и то, что при анионировании эти недостатки проявляются еще ярче, наиболее целесообразным является применение двухпоточно-противоточных или двухпоточных фильтров по ступенчато-противоточной схеме (см. рис. 2.10,н). Во втором случае первый корпус заполняется слабоосновным, а второй— сильноосновным анионитом. Такие схемы позволяют повысить в 2 раза допустимую пропускную способность фильтра, загруженного анионитом АН-31.

Исходной водой является вода р. Куры, солевой состав которой приведен в табл. 2.1, из которой видно, что вода р. Куры для химического обессоливания не вполне пригодна. Учитывая, что с повышением солесодержания исходной воды показатели Н-катионитного фильтра сильно ухудшаются и затрудняется получение необходимой степени очистки, а также принимая во внимание, что при Н-катионировании воды, содержащей соли натрия, для получения остаточного содержания этих ионов в фильтрате в приемлемых значениях степень регенерации выходных слоев катионита должна составлять почти 100%, за основу была принята схема двухпоточного ионирования. Кроме того, для улучшения условий работы Н-катионитного фильтра первой ступени перед ним включен анионитный фильтр первой ступени, загруженный сильноосновным анионитом АВ-17.

Нельзя также пользоваться бикарбонатом или содой для регенерации слабоосновного анионита, если перед анионитными фильтрами из Н-катионированной воды удаляется CU2, а после анионирования эта вода поступает на обескремнивание сильноосновным анионитом или непосредственно в деаэраторы. Это обусловлено резким повышением содержания свободной углекислоты в анионирова-нной воде вследствие реакций прямого анионного обмена, а также гидролиза анионита [см. реакции (6-10)].

Наличие этой СОз в анионированной воде затрудняет обескремнивание воды сильноосновным анионитом и повышает расход щелочи на регенерацию последнего, а также усиливает коррозию оборудования, расположенного до термического деаэратора.

Регенерация анионитов данными реагентами допустима в тех случаях, когда после анионирования (перед деаэрацией или обескремниванием воды сильноосновным анионитом) из воды удаляется свободная углекислота.

анионитов, регенерация которых осуществляется только едким натром. Вода при этом пропускается через первую ступень Н-катионирования (до проскока ионов натрия), первую ступень ОН-анионирования (удаление анионов сильных кислот слабоосновным анионитом), вторую ступень Н-катионирования (улавливание проскоков натрия), удалитель СО2*, вторую ступень ОН-анионирования (улавливание сильноосновным анионитом кремниевой кислоты, остатков свободной СО2 и проскоков анионов сильных кислот).