Ioncserés módszer a szennyvízkezelésben

Ioncsere (szennyvíztisztítás)

Az ioncsere módszere a víztisztítás egyik legáltalánosabb módszere. Használják:

- alacsony koncentrációban a szennyező anyagok között;

- a tisztítás végső szakaszában, amikor a kezelő létesítményekből kilépő víz sokkal igényesebb;

- a nagy tisztaságú víz (ioncserélő víz sótalanító üzemek) előállítására szolgáló vízkezelő rendszerekben. Ezt a vizet termikus és atomerőművi nagy teljesítményű kazánokhoz használják.

Ioncsere (ioncserélő szorpció) az oldatok ionjainak és a szilárd fázis (ioncserélő) felületén jelen lévő ionok közötti átváltási folyamat. Ez a folyamat az ioncserélő anyagok felületén történik. A szennyvíz szennyező anyagok eltávolítása ioncserélő szűrők segítségével történik.

A módszer lehetővé teszi az értékes szennyezések kivonását a szennyvízből, mint például az arzénvegyületek, foszfor, króm, felületaktív anyagok, radioaktív anyagok, nehéz színesfémek. Az eljárást különböző iparágak szennyvízkezelő vállalkozásainak kezelésére használják: kohászati, vegyipari, mérnöki és mások.

A ionisták természetes és mesterséges (szintetikus) részekre oszthatók. A természetes ionitok viszont szervetlen és szerves részekre oszthatók. Természetes szervetlen ioncserélők közé tartoznak a zeolitok, agyaganyagok, felszitapárok, micas stb. Kationcserélő tulajdonságokkal rendelkeznek.

A természetes szerves ioncserélők közé tartoznak a szén és a talaj huminsavai, amelyek gyengén savas tulajdonságokkal rendelkeznek. A savas tulajdonságok fokozására és a szén cserélhetőségének növelésére koncentrált kénsavval kezeljük kationcserélők - szulfougli képződésével.

Jelenleg a szennyvíztisztítás és a vízkezelés során a legfontosabbak a szintetikus ionok, amelyek ioncserélő gyantákat tartalmaznak.

Az oldatban lévő ionok az ioncserélő anyag felületét közelítik meg, amelynek szerkezetében igen mozgékony ionok vannak. Az ioncserélő ioncserélő ioncserélő gyantájának részét képező ionban lévő ion jelen van. Az ionos csoportok, amelyek eredetileg a gyantához tartoznak, oldódnak be, és az oldatban lévő ionok a polimer anyag felületén kemiszorbálódnak.

Kétféle ioncserélő gyanta létezik: egyes gyanták képesek kicserélni a kationokat, míg mások képesek kicserélni az anionokat.

A kationcserékre képes gyantákat kationcserélő gyantáknak nevezik, és a részvétellel folytatott folyamatot kationizációnak hívják. A fémkationokat tartalmazó szennyvíz áthalad a szűrőkön, ioncserével az oldatban és a szilárd fázis felületén. A fémek csapdába esnek a szűrők.

Kétféle kationcserefolyamat létezik:

- H-kationosítás (az oldatban jelen lévő gyanták cseréje, hidrogénionok esetén);

- N a-kationizálás (a gyanták az oldatok nátriumionokra jelen lévõ ionokat cserélik).

Így az ioncsere folyamata abban áll, hogy a szennyező ionokat kivonják egy oldatból, és más ionokkal (H + vagy N a +) kicserélik azokat, amelyek nem befolyásolják a víz minőségét.

Kétféle anioncserélő gyanta létezik:

- amelyek erős savak (sósav, kénsav, salétromsav) anionjaival képesek kicserélni a munkafolyamatban a C 1 -, SO-t kemiszorbálják a felületükön 4 2, NO 3 -, ionok - - oldódnak meg;

- gyenge savak - szén és szilícium - kémiai felszívódása.

A használt gyanta típusától függetlenül OH - ionok lépnek be a megoldásba.

Az első ioncserélő anyagok a szervetlen nátrium-alumínium-szilikátok voltak, amelyeket szintetikusan vagy természetes glocukonitos homok, zeolit ​​néven ismert anyag feldolgozásával nyertek.

Jelenleg ionizátumként a polimerizációval nyert szintetikus nagy molekuláris anyagokat használják. Az iparban alkalmazott ioncserélő gyanták főként szintetikus anyagok.

Az ioncserélő gyanta szerkezete porózus és áteresztő, ezért minden ioncserélő részt vesz az ioncsere folyamatában. Egy tipikus ioncserélő gyanta 0,3-0,8 mm méretű granulátumok formájában van. Az ioncserélők legfontosabb tulajdonsága az abszorpciós kapacitás (csere kapacitás). Az ioncserélők jellemző tulajdonsága a reverzibilitásuk, vagyis annak a lehetőségét, hogy a reakciót az ellenkező irányba hajtsák végre, amely a regenerálódásuk alapját képezi.

Az ioncserélők mosása a mechanikai szennyeződések eltávolítása érdekében történik. Gyakran előzi meg azt a műveletet, hogy a gyantát levegővel lazítsák. A gyantát regenerálják, hogy eltávolítsák a szorbed ionokat, és készítsék el az ioncserélőt egy új működési ciklusra.

A regenerációs oldat kiválasztása az ioncserélő típusától függ:

- N a-kationizálás esetén NaCl-só oldatot használunk regeneráló oldatként;

- amikor H-kationos - bármilyen ásványi sav (általában kénsavoldat, a legolcsóbb).

Az anioncserélő gyanták regenerálását N alkáliás oldattal végezzük.

A módszer előnyei közé tartozik:

- annak lehetősége, hogy tiszta vizet érjen el a kifolyónyíláson, nagyon alacsony maradék szennyezettségi koncentrációkkal (egyes esetekben a maradék ionkoncentráció nem haladja meg a több mg / l-t).

A módszert nem használják széles körben a következő okok miatt:

- ioncserélő gyanta hiánya;

- az ioncserélők regenerálásának szükségessége;

- a regeneráláshoz használt reagensek nagymértékű fogyasztása;

- jelentős mennyiségű hulladék regenerációs oldatot kapunk.

Érdekes és szükséges információk az építőanyagokról és technológiákról

Ioncserélő szennyvízkezelés

A galvanizáló berendezések mosóvizeinek összetételét az eljárási technológia határozza meg, és a szennyeződések koncentrációját általában a vízfelhasználás jellege és különösen a mosási részek segítségével határozzák meg. A már meglévő vállalkozásoknál, amelyeknek a tervezése a vízfogyasztás korlátaitól függ, a leggyakoribb a mosogatórészek egy fürdõszobában, 1 literes fémfelületen, 1000 literes vízmennyiségig. A számítás azt mutatja, hogy 0,1-0,2 l / m2 elektrolittal rendelkező részek 200 g / l átlagos sókoncentrációval történő végrehajtása során a mosóvízben való tartalma csak 0,5-1,5 mEq / l-vel növekszik. Számos elektrolizáló üzemből származó szennyvíz elemzése megerősítette e számítások eredményeit.

A közelmúltban a vízfogyasztás az alkatrészek mosására próbál csökkenteni. Tervezzen főként kaszkádos ellenáramú mosórendszert. A két fürdő használatának leggyakoribb esetben a vízfogyasztás 10-30-as tényezővel csökkenthető. A sók koncentrációja a szennyvízben ennek megfelelően növekszik. A vízfogyasztás még nagyobb mértékű csökkenése és a szennyvízben lévő szennyeződések koncentrációja megköveteli a termelőterület erőteljes növekedését, amely a tiszta víz jelenlegi áraival nem mindig valósul meg gazdasági okokból.

Meg kell jegyezni, hogy a mosási módszerek változtatásával csak a szennyvízben lévő szennyeződések koncentrációját változtathatjuk meg, de a jelen lévő anyagok abszolút mennyiségét nem. Ez utóbbi az elektrolit eltávolításától, a főfürdő részleteitől függ. Ezért a víz gazdaságos használatának fő és meghatározó tényezője a mosóvízbe való elektrolizálásból származó alkatrészek átvitelének javítása.

A mosóvíz visszaküldésének egyetlen gyakorlatilag megvalósítható módja az ioncserélő módszer, melynek során a sótalanított vizet visszaadják, és a regenerálás során a szennyeződések sorba kerülnek ioncserélőkből. Az ioncseréje 85-95% tisztítási módszerként való felhasználhatósága és a mosóvíz visszajuttatásának módja az 1-5 meq / l (50-250 mg / l) sótartalom növekedésével korlátozódik. Ezt figyelembe kell venni a vízfelhasználási rendszer meghatározásakor vagy fejlesztésénél a galvániparban. Nyilvánvaló, hogy a mosóvíz nagy koncentrációja miatt két vagy három fürdőben végzett kaszkádos ellenáramú mosás nem megfelelő a tisztítás ioncserélő módszere, és fordított ozmózis vagy elektrodialízis előnyös.

A nagy gépgyártó üzem elektrokémiai üzletének mosóvizei legfeljebb 30 különböző iont tartalmaznak: Na, Ca, Fe, Cu, Zn, Ni, Cd stb. Kationjai.

Az adott termelési feltételektől függően az alábbi szennyvízkezelési lehetőségek állnak rendelkezésre:

  • minden egyes fürdő fürdőjének helyi víztisztítása megfelelő teljesítményű hordozható ioncserélő oszlopok segítségével;
  • A keveréshez megengedett összes átlagolt szennyvíz tisztítása.

Közbenső lehetőségek állhatnak rendelkezésre: helyi csoportos tisztítás, ugyanazon típusú fürdõmosó részek kombinálásával és vegyes helyi csoporttal kombinálva, különféle mosóvízzel kombinálva kompatibilitás vagy megvalósíthatóság alapján. Például megfelelő lehet a savas és lúgos vizek keverése a fürdők után a megfelelő fúrással. Ebben az esetben nem csak a szennyvíz részlegesen semlegesített, hanem a gyengén szorbedt anionok (például alumínium-oxidok) is jól áztatják a szorbitált kationokat. Más kritériumok alapul szolgálhatnak a szennyvíz összekeverésére, például a kivont ionok kompatibilitására a regenerátorok elektrodializátorokon végzett további feldolgozása során.

A vízkezelés megválasztását az elektrolizáló bolt természete és az ioncserélők egyedi anyagokkal és keverékeikkel való kölcsönhatásának kémiája határozza meg.

Az olajokat, mosószereket, ragasztókat és más szerves anyagokat tartalmazó szennyvízt közvetlenül nem lehet ioncserélő berendezéssel ellátni. Ezeket szétválasztják, vagy koagulálással tisztítják, flokkulálószerekkel, elektroakagulációval, szorpcióval aktivált szénhidrogéneken vagy makropórusos anioncserélőkön és ozonáción keresztül. A cianogén szennyvizet az oxidatív módszer (előnyösen az ózon) semlegesíti.

A galvanizáló mosófolyadékok általában savasak; nehézfémionokat és nátriumionokat tartalmaznak alkáli maratással és zsírtalanító fürdőkkel. E tekintetben két fő lehetőség van a víz ioncserélők számára: semlegesítés és tisztítás nélkül végzett tisztítás semlegesítés nélkül.

Ion csere tisztítás után semlegesítés. A vizet nátrium- vagy alkáli oldatokkal pH = 8,0-8,5-re semlegesítjük, mészoldattal. Ebben az esetben a szennyvízben található fémek nagy része a megfelelő hidroxidok vagy bázikus karbonátok formájában keletkezik (nikkel, réz és ólomionok bázikus karbonátok formájában). Ahhoz, hogy a vasat kétről háromnegyedre és a semlegesítő berendezésre áthelyezzük, a levegő bejut.

A semlegesítéshez olajtól és egyéb szerves szennyeződésektől származó koagulációs tisztítás társulhat. A tisztítási módszer megválasztása a nehézfémek koncentrációjától, a kezelt víz mennyiségétől és számos egyéb tényezőtől függ. Szem előtt kell tartani, hogy a tisztázásnak elegendően teljesnek kell lennie a későbbi vízkezeléshez bármely ismert módszerrel. Ebből a célból, függetlenül attól, hogy a semlegesítést követően a tisztázás teljességgel teljessé vált, tisztítószűrőt kell biztosítani a sómentesítő berendezésen.

A semlegesített és tisztított vizek két csoportra oszthatók: csak erős savak sói, amelyek erős és gyenge savak sóit tartalmazzák. Az egyik csoport kationos összetételét nátriumionok határozzák meg, ha alkáli-, szóda- és kalciumionokkal semlegesítik mészoldattal kezelve. Különleges esetek kivételével, a keringtető vízellátás szervezésében a galvanizáló iparban elegendő tisztítást biztosítanak az egylépcsős kation-anioncserélő áramkörökben; de a második csoportba tartozó vizek esetében ajánlott a kation - anionit gyengén alaprendszeres - erőteljes anioncserélő gyantát használni.

A kationszűrőt Na + vagy Ca3 + ionokkal kell kiszámítani, hogy a szennyvizet mészhabarccsal semlegesítsük. Egy gyengén bázisos anioncserélő gyantát az erős savak anionáinak összegéből számolnak ki, feltéve, hogy a regeneráció alatt 90% -os munkaképző kapacitás áll rendelkezésre. Az erősen bázikus anioncserélőt a gyenge savak anionjainak összegéből számítjuk ki, feltételezve, hogy az AB-17 típusú anionit munkaközlekedési kapacitása 300-400 ekvivalens / m 3, öt-hatszoros alkáli felhasználással regenerálódik. Az ioncserélő réteg magassága 4 m-nél nagyobb, a szűrési sebesség 15 m / óra.

Ugyanúgy, mint a természetes vizek sótalanításakor, amikor a sók koncentrációja meghaladja a 4-5 mEq / l értéket, fordított ozmózis vagy elektrodialízis javasolt. A gyenge savak sóit (bórsav, szilícium-dioxid, szulfoszalicilsav) tartalmazó vizek esetében gazdaságos előzetes sótalanítást végezni fordított ozmózissal. Az elektrodialízis során ezeknek a savaknak az anionjai gyakorlatilag nem kerülnek át a sótalanító kamrákról a sóoldatba, míg a fordított ozmózis készüléken csak a víz kerül át a membránokon, míg a gyenge savak sói legtöbbször sóoldatban maradnak. Ha elektrodialízist vagy reverz ozmózist tervezünk, tanácsos a szennyvizet semlegesíteni alkáli, szóda vagy keverékével, mint a mészhabarcs, különösen akkor, ha a vízben anionok vannak, amelyek kalciumkationos üledékeket képeznek. Az olyan galvanizáló üzleteknél, ahol a csapvíz használata engedélyezett, a sótalanítás során a vízveszteség mennyiségét táplálja.

Az ioncserélők vagy ioncserélők (olajok, mosószerek stb.) Működését zavaró szennyeződésektől mentes mosóvizek előzetes semlegesítés nélkül tisztításnak vethetők alá. A nehézfémeket és a nátriumot tartalmazó kationokat tartalmazó 2-4 pH-értékű vizet tápláljuk az erősen savas K2-kationcserélőhöz. Célszerű a nehézfémeket a monovalensektől elkülöníteni. Ehhez két kationcserélő szűrő sorozatosan van felszerelve, amelyek közül az első a nehézfémek áttöréséig működik, a második pedig a nátriumionok szivárgása előtt. A szűrők regenerálásával és a regenerátumok későbbi feldolgozásával ilyen rendszer előnyei vannak. A savas mosófolyadékokat horganyzóüzem tisztítjuk annak érdekében, hogy vissza őket, hogy a termelési segítségével létesítmények működő program keretében: egy előszűrő - erősen savas kationcserélők I. és II szakasz - a gyengén bázikus anioncserélő gyanta, vagy egy előszűrő - erősen savas kationcserélők I. és II szakasz - a gyengén bázikus anioncserélő - anioncserélőt erősen bázikus.

Ellentétben a semlegesített savas mosófolyadékot a koncentráció növekedésével a nehézfémek sói nem mindig lehet az ásványi anyagoktól megtisztítjuk elektrodialízissel vagy fordított ozmózis miatt lehetséges csapadékok képződése az ioncserélő membránok az első esetben, vagy gyengeségben membránok alacsony pH a második.

A korábbi semlegesítés nélküli tisztítás a legalkalmasabb helyi tisztítás, amikor a fő eljárásban vízből kivont szennyeződések eltávolíthatók.

Jelenleg a Volzhsky Automobile Plant (Togliatti) egy ipari egységgel rendelkezik az 12.000 m 3 / nap kapacitású galvanoplasztikus üzemek teljes lefolyásának ioncserés tisztítására. Mindegyik gyártósor magában foglalja a szuszpendált részecskék és a szerves szennyeződések előszűrőit, a kation szűrőt és két anioncserélőt gyengén és erőteljesen bázikus anioncserélővel. Az ioncserélők regenerálásakor keletkező oldatokat reagensek segítségével semlegesítik.

A kationos szűrők regenerálódása semlegesítés nélküli tisztítás esetén olyan fémkationokat tartalmaz, amelyek tilosak a csatornarendszerbe vagy a vízbe engedni; semlegesítésnek és későbbi hagyományos feldolgozásnak vetik alá. Az anioncserélő gyantát regenerálják, ha nem tartalmaznak mérgező anyagokat, fel lehet használni a sav regenerálódásának semlegesítésére. Így, a szervezet a vizet újrahasznosításának nem tűnik el ioncserélő hagyományos tisztítási módszerekkel, és át a viszonylag kis térfogatban regenerálja: azok térfogata 100 és 200-szor kisebb térfogatú tisztítandó vízzel, ha sók erősítés a használat során éri 4, illetve 2 mólekvivalens / l.

A mosóvíz ioncserés tisztításának környezeti vizsgálatában fel kell hívni a figyelmet arra, hogy a termeléshez való visszatéréshez legalább háromszor kell a sók vizes víztestbe juttatását végezni a technológiai vízfelhasználás és a hagyományos kezelés növelésével szemben. Ebben a tekintetben a hulladékelektrolitok szennyvízcsatorna-tisztítása a szennyvízelvezetésbe történő kibocsátása előtt mind gazdasági, mind környezetvédelmi szempontból értelmetlen. Az elektrolit ioncserés tisztítása csak akkor javasolt, ha visszaadják a gyártásba. Minden más esetben az elhasználódott elektrolitot a hagyományos módszerrel - kicsapás előtt tisztítani kell, mielőtt a dekontamináláshoz használt reagensek sztöchiometrikusak.

Ha az alkatrészek mosásához nem szükséges demineralizált víz, de megengedhető a sótartalom, amelynél az inkrementum eltávolítható a reagensmentes módszer (fordított ozmózis, elektrodialízis) nélkül, az utóbbit előnyben kell részesíteni. De az ioncsere-technika technológiai előnyei miatt újabb módot fejlesztenek ki - az ioncserélő szűrő elektrokémiai feldolgozása regenerálódik.

A megvitatott kezelési tervek nem befolyásolják a krómtartalmú szennyvizet. A helyi kezelést előnyben részesítik, melyben nem csak a víz visszavezethető a termelésbe, hanem az abból kivont hatvegyértékű krómvegyületek is.

A kromátok (bichromátok) erős oxidálószerek, ezért a krómtartalmú mosóvíz tisztítására a sztirol és a divinil-benzol kopolimerek, például a KU-2 és AV-17 alapján stabil ionokat használnak. A mosóvíz helyi tisztítására szolgáló egysége szabványos elektrolitban lévő acél részek krómozása után tíz éve működik a Yelets Aggregate Plant-ben.

A víztisztítás során a kationcserélő addig működik, amíg a kalciumionok meg nem szivárognak, és anioncserélő működik, amíg krómionok nem áramlanak át. Ugyanakkor a víz egy része sózva van, és a rész egyszerűen lágyul. Tisztított vizet küldünk a műhelybe alkatrészek mosásához, és részlegesen használják az ioncserélő egység igényeinek (regenerálás és az anion nitikus szűrők mosása). A regeneráló kationcserélőt, amely vasat, krómot (III) és kalciumot tartalmaz, semlegesíti a mészhabarcsot. A főként nátrium-kromátot és feleslegben lévő alkálifémtartalmú anionit-regenerálást H-kation segítségével átalakítjuk egy berendezésben króm-anhidrid oldatához, amely az elektrolitot korrigálja.

Az elhasználódott elektrolit tisztítása kationszűrő segítségével. Az elektrolitot 1 m / h sebességgel, mechanikus úton, majd kationcserélő szűrőn keresztül adják át. Egy térfogatú kationcserélő 70-80% -on 2-3 térfogat elektrolitot tisztít a vas és a króm szennyeződéséből. A tisztított elektrolit visszatért a krómozott fürdőbe. A szűrő regenerálását mészhabarccsal semlegesítik.

A vízkezelő üzem kapacitása 2-3 m 3 / h, az elektrolit 0,2-0,3 m 3 / h; a berendezés alatti területe 60 m 2.

A vízfogyasztást a létesítmény saját igényeihez (10-20%) kompenzálja a csapvíz hozzáadásával. A mosóvízzel együtt ugyanabban a berendezésben tisztítják, ezért a mosóvíz összetétele nem csak a mosóvíz tisztítására vonatkozik, hanem a regenerált anioncserélő szűrőnek a kívánt tisztasági fokú kromikus anhidridre történő átalakítására is.

A Yelets erőműben a bikarbonát osztályban a felszín alatti vizet igen alacsony klorid- és szulfáttartalmú vízben használják. Ez meghatározta az ioncserés tisztításának és a kromikus anhidrid termelésben való visszatérésének egyszerűségét. Ha a feltöltő vízzel az idegen ionokat (szulfátokat, kloridokat) az elektrolitból eltávolított króm-anionok számához hasonló mennyiségben vezetik be a keringő vízellátó rendszerbe, akkor a mosóvíz ioncserés tisztításának áramköre bonyolultabbá válik. Szükséges vagy a víz szétesése külön berendezésben a keringető vízellátó rendszer táplálására vagy a mosóvíz tisztítására.

A második utat a Kuibyshev város egyik üzemén vették igénybe, amikor 40 m 3 / h kapacitású krómtartalmú szennyvizet kezeltek. Ahogy smink használata artézi-szulfát-kalcium-víz mineralizációja több mint 30 mEq / l, azonban a tiszta mosóvíz vezet a rendszer: kationcserélő gyanta (CG-2) - anioncserélő egy erősen (AB-17) - anionite gyengén bázisos (VEA-10P vagy AN-31). A kationcserélő addig működik, amíg a nátrium, AB-17 anioncserélő - króm ionok, EDE-10P anioncserélő - klórionok sóit nem. Az anioncserélővel való szorpcióval az AB-17 anionok egy sorban vannak elrendezve.

Ezért a szulfát- és kloridionok nagy részét a gyengén bázisos anioncserélő gyantával helyettesíti, és az AB-17 anioncserélő gyantát diklór-ionokkal dúsítják. Kedvező szennyezőanyag-arány mellett egy erősen bázikus anioncserélő regenerálása a későbbi H-kationosítás során egy elfogadható szennyezőanyag-tartalmú króm-anhidrid oldatává alakulhat. Megjegyezzük, hogy a krómtartalmú szennyvízben jelenlévő ionok kromatográfiás elválasztásának teljessége attól függ, hogy hány idegen ion, annál nehezebb a króm szétválasztásának technológiája és a termeléshez való visszatérés. Például szükség lehet a regenerált anioncserélő szűrő tisztítására olyan szennyeződésekkel szemben, amelyek megakadályozzák a króm visszatérését a termelésbe. Az ilyen kiegészítő tisztítás egy Kuibyshev létesítményben történik.

A legegyszerűbb és legmegbízhatóbb a krómtartalmú szennyvíz lokális ioncserélő tisztítása a rendszer táplálásával, független forrásból származó sótalan vízzel. Ugyanakkor a mosóvízben lévő sók (természetük és az egyes ionok aránya) megegyeznek az elektrolitkészítménnyel, ami lehetővé teszi nemcsak a víz (mint az AvtoVAZ Togliatti-ban), hanem az elektrolit újrafelhasználását is. Az optimális opció kiválasztása figyelembe veszi a termelés sajátos körülményeit.

Big Encyclopedia of Oil és Gas

Ioncsere módszer - tisztítás

A tisztítás ioncserélő módszere abból a tényből áll, hogy a szennyvíz belép a kationcserélő és az anioncserélő szűrőbe, amelyet a megfelelő gyanták táplálnak. A szűrők után a víz sótalanodik. A műszerezési folyamat hasonló az adszorpcióhoz. Ennek a tisztítási eljárásnak a hátránya, hogy a gyanták ioncserélő kapacitásának visszaállításához használt savak és lúgok regeneráló oldatait semlegesíteni kell. [2]

A szennyvízkezelés ioncserélő módszere lehetővé teszi értékes anyagok kivonását a termelésből történő felhasználásra, és a kémiai szennyvízkezelési módszerek használata sok esetben a szennyvízben található értékes anyagok elvesztéséhez vezet. [3]

Az ammónia szennyvíz tisztítására szolgáló ioncserélő eljárás gazdaságos, és a tisztított víz felhasználható termelésre és akár gőzkazánok etetésére is. [4]

A szennyvízkezelés ioncserélési módjának változata az elektrodialízis. [6]

Különösen hatásos az ioncserélő eljárás a kis szennyeződésű radioaktív ionok tisztításáról. [7]

Különösen hatásos az ioncserélő eljárás a kis sótartalmú szennyvíz radioaktív ionjainak tisztításáról. [8]

Az OCM-növényekből származó savas szennyvíz tisztítására javasolt ioncserés eljárás a savas szennyvíz áthaladását egy kationos gyantán keresztül végzi, amelyben valamennyi fémion szorbeálódik, majd anioncserélő gyantán keresztül, amelyben a kénsav szorbá-zódik. Az ülepítő tartályokból származó szennyvizet nem közvetlenül az oszlopokba táplálják ioncserélőkkel, hanem egy üvegszálas szűrőn keresztül töltik le a mechanikai szennyeződések eltávolítására, majd aktívszén-szűrőn át a vízben lévő kis mennyiségű olaj tisztítására. [9]

A szennyvíztisztítás ioncserélő módszereinek használata esetén a szűrők regenerálásának folyamata automatizált, valamint a szűrők mosásához szükséges fő szivattyúk és szivattyúk működtetése, amelyek a tartályok vízszintjétől és a beállított mosási intenzitásig terjednek. [10]

Ez a tanulmány az AB-17 anioncserélő gyantán történő nikkelklorid tisztítására szolgáló ioncserélő eljárás lehetőségét tárgyalja. Így az anioncserélő gyantán a nikkelklorid tisztítási folyamata két lépcsőből áll: 1) az oldószerben lévő szennyező anyagok negatív töltésű klór komplexei; 2) a kapott komplexek szorpcióját anioncserélő gyantával. Mivel mindkét lépcső a komplexképző reagens koncentrációjától függ, az optimális tisztítási feltételek kiválasztása érdekében a klórion koncentrációjától függően meg kell vizsgálni a szennyező anyagok ionszorpcióját. A vasat, a rézet és a kobaltot szennyező ionokként választották, mint a leggyakoribb nehézfémek, leggyakrabban a nikkelt kísérik, és a legnagyobb nehézségeket mutatják tisztításuk során. [11]

Meg kell jegyeznünk, hogy az alágazatban más gyárakban számos tényezőtől hátráltatja a hatékony ioncserés tisztítási eljárás bevezetését. Így egy ilyen növény létrehozása a Sterlitamak vegyi üzemben, ahelyett, hogy hatástalan a komplex felhasználásával, a titán hiánya miatt késik. A Kaustik Volgograd Gyártó Szövetség új épületének elindítása 1977 végéig megkezdődik, a Pavlodar Kémiai Üzemben lévő ioncserélő egység építése folyamatban van. Egy új egység építése a Usolsky Production Association Khitromban egyáltalán nem kezdődött meg. [12]

A lefolyó nélküli vízgazdálkodási rendszerek kialakításának problémájával kapcsolatban egyre fontosabbá válik a szennyvízkezelés ioncserélő módszere. Lehetővé teszi, hogy a munkaciklusokban való használatra alkalmas vizet kapjon. Miután kezdetben a mérnöki ágazatban terjedt el a galvanoplasztikus üzemek szennyvizeinek kezelésére, ezt a módszert beviszik a vegyi üzemek szennyvíztisztító telepébe is. Bizonyíték van arra, hogy megvalósítható-e számos iparág ioncserés szennyvízkezelése: elektrokémiai, kokszkémiai, vegyi szálak, nitrogénműtrágyák, mesterséges és természetes izotópok és mások. Ioncserélő tisztító telepeken nehézfémionok, cianidok, ammónia, tioszulfátok, ráganidok, radioaktív anyagok és egyéb szennyező anyagok kivonhatók az ilyen iparágak hulladékából vagy újrahasznosított vízéből. [13]

A lefolyó nélküli vízgazdálkodási rendszerek kialakításának problémájával kapcsolatban egyre fontosabbá válik a szennyvízkezelés ioncserélő módszere. Lehetővé teszi, hogy a munkaciklusokban való használatra alkalmas vizet kapjon. A gépgyártó üzemek galvanizáló üzeméből származó szennyvíz kezelésére alkalmazott ioncserélő eljárást más iparágak szennyvíztisztító telepeiben vezetik be: elektrokémiai, vegyi szálak, nitrogéntartalmú műtrágyák, kokszkémiai, mesterséges és természetes izotópok és mások. Ezen iparágak ioncserélő tisztító telepeiben nehézfémionok, cianidok, ammónia, tioszulfát, ráganidok, radioaktív anyagok és egyéb szennyező anyagok kivonhatók hulladékból vagy újrahasznosított vízből. [15]

Az ioncserés szennyvízkezelés általános elvei a galvanizálóban

Ha ioncserés tisztítást végeznek, a nehéz, lúgos és alkáliföldfém-sókat, szabad ásványi savakat és lúgokat, valamint néhány szerves anyagot eltávolítanak a galvanizáló ipar szennyvízéből.

A szennyvízkezelés szintetikus ioncserélő gyantákkal (ioncserélők) történik, amelyek gyakorlatilag vízben oldhatatlan polimerek, 0,2-2 mm méretű granulátumok formájában készülnek. Az ionitmolekula mobiliont (kationt vagy aniont) tartalmaz, amely bizonyos körülmények között reagálhat ugyanazon töltésjelző ionokkal, amelyek vizes oldatban (szennyvíz) vannak.

Az ioncsere egyenértékű kapcsolatban van, és legtöbb esetben reverzibilis. Az ioncserélési reakciók a kicserélő ionok kémiai potenciáljának különbsége miatt következnek be. Általánosságban ezek a reakciók az alábbiak szerint reprezentálhatók:

mA + RmB mRA + V.

A reakció megindul az ioncsere egyensúly megteremtése érdekében. Az egyensúly kialakulásának mértéke külsõ és belsõ tényezõktõl függ: a folyadék hidrodinamikus rendszere, a cserélõ ionok koncentrációja, az ionit szemek szerkezete és ionjainak áteresztõképessége. Az anyagátvitel folyamata több szakaszban is megjeleníthető:

1) az A ionok átadása a folyadékáram mélységétől az ioncserélő gabonát körülvevő határfolyadékfilm külső felületéhez;

2) iondiffúzió a határrétegen keresztül;

3) az ion átjutása a fázishatáron keresztül a gyanta gabonájába;

4) az A ionok diffúziója a gyantából a ioncserélő funkcionális csoportokba;

5) az A és B ionok kettős cseréjének tényleges kémiai reakciója;

6) a B ionok diffúziója az ioncserélő gabonán belül a fázis interfészhez;

7) az ionok átjutása a folyadékfilm belső felületén lévő fázishatáron keresztül;

8) a B-ionok diffúziója a filmen keresztül;

9) a B ionok diffúziója mélyen a folyadékáramba.

Az ioncsere mértékét a leglassabb ezen szakaszok határozzák meg - diffúzió a folyadékfilmben vagy az ionos szemcsében diffúz. Az ioncserélés kémiai reakciója gyorsan megy végbe, és nem határozza meg a folyamat teljes sebességét.

A kationok vagy anionok mobilionjaik cseréjének képességével összhangban az ionokat két csoportra osztják: kationcserélők és anioncserélők. Erősen gyengén savas kationcserélők vannak (H + - vagy Na + formában), erősen és gyengén bázikus (HE - vagy só formájában), valamint vegyes típusú ionokat. Erős savas kationcserélők, amelyek szulfo-csoportokat tartalmaznak (SO3H) vagy foszfátcsoportokat [PO (OH)2]. Gyenge sav - karboxil (COOH) és fenol (C6H5OH) csoport. Erősen bázikus ioncserélők kvaterner ammónium bázisokat tartalmaznak (R3NOH), gyengén bázikus - aminocsoportok különböző fokú szubsztitúcióval (-NH2; = NH; = N).

Ionnites a galvanizáláshoz

A ionokat por formájában (0,04-0,07 mm szemcseméret), szemcsékkel (0,3-2,0 mm), rostos anyaggal, lemezekkel és csempékkel állítják elő. A durva ionokat úgy tervezték, hogy olyan szűrőkben dolgozzanak, amelyek rétegei nagy magasságban (1-3 m) vannak porítva - 3-10 mm magas rétegekkel.

Az Orosz Föderációban gyártott számos gyantának tetszőleges neve van (H, BUT, VS). Néhány név tükrözi a gyanták összetételét: ADD - sztirolidnil-benzol; EDE - etilén-diamin-etilén-klórhidrin; Az MSF egy monoszulfát, stb. Nemrégiben a kationcserélők gyantái jelölésére a K betűket használják anioncserélők - A. A B betű (az A után) az erősen bázisos anioncserélők számára íródott, a H betű az alacsony bázisú anioncserélőkre. A numerikus megjelölés a gyártási sorozat sorszámát jelzi. Például a KU egy univerzális kationcserélő; KF - kationcserélő; AB - erősen bázisos anioncserélő gyanta; AN - alacsony bázisú anioncserélő gyanta. A 4.8. Táblázat ismerteti az ioncserélők és külföldi analógjaik egyes márkáit.

A iontestek különböző mintákba vannak betéve. A legelterjedtebbek a fémcserélő szűrők (2,6 m átmérőjűek), amelyeket a Taganrog Krasny Kotelshchik erőmű és a Biysk kazángyár termel.

Szennyvízkezelés szekvenciális szűrési üzemmódban

Az ioncserélő szennyvízkezelést rendszerint a kationcserélők (a reformban) és az anioncserélők (az OH formában) szekvenciális szűrésével végzik. Bizonyos esetekben a vizes oldatok tisztítására sótartalmú ionokat (például Na + forma kationcserélőket, Cl-formájú anioncserélőket) használnak. Erõs és gyenge savak jelenlétében az anionokban az anionizációt két lépésben hajtjuk végre, elsõsorban az erõs savak anionjainak eltávolítását a gyengén bázisos anioncserélõkre, majd a gyenge savak anionjait az erõs anioncserélõkre.

A szennyvíztisztítás során az ionitokat kationokkal és anionokkal telítik a következő reakciók szerint:

n R-H + Me n + - "Rn-Me + nH +
szorpciós

Rn-Me + nN + - "n R-H + Me n +
anion exchange regeneration szűrő

n R-OH + Egy n - "Rn-An + nOH -
szorpciós

Rn-An + n NaOH-n-R-OH + Nanegy
regenerálás

Az ioncserélők abszorpciós kapacitását az átviteli kapacitás jellemzi, amelyet az ioncserélő egysége vagy mennyisége által elnyelt ionok ekvivalensek száma határoz meg. Tüntesse fel a teljes, a statikus és a dinamikus átviteli kapacitást. A teljes kapacitás az anyagmennyiség vagy az ioncserélő tömege teljes telítettségében elnyelt anyag mennyisége. A statikus kapacitás egy ioncserélő cserélhetősége egyensúlyban az adott üzemi körülmények között. A statikus csere kapacitás általában kisebb, mint tele. Dinamikus átviteli kapacitás az ioncserélő kapacitása az ionok "szivárgásának" megelőzése előtt a szűrletbe, amelyet szűrési körülmények között határoznak meg. A dinamikus kapacitás kevésbé statikus.

Az erősen savas kationcserélők és erősen bázikus anioncserélők kicserélőképessége a különböző ionok tekintetében változatlan marad a pH-értékek széles tartományában. A gyengén savas kationcserélők és gyengén bázisos anioncserélők cserekapacitása nagymértékben függ a pH-tól, és az első a lúgos közegben (pH> 7), a második pedig - savas közegben (pH = 2 / g). A makroporózus ionitok kifejlesztett kicserélési felülete 60- 80 m 2 / g A szintetikus ioncserélők többet duzzadnak a vízben, és nagyobb természetes kapacitással rendelkeznek. A szintetikus kationcserélők élettartama jóval hosszabb, mint az anioncserélők. Ez annak az alacsony stabilitásnak tudható be, amely az anioncserélő gyantában a rögzített ionok szerepét játssza.

A csere szelektivitása a gyanta pórusainak duzzadási nyomásának nagyságától és az ioncserélő pórusainak nagyságától függ. Kis pórusméret mellett a nagy ionok nem érhetik el a belső aktív csoportokat. Az ioncserélők bizonyos fémekhez való szelektivitásának növelése érdekében az anyagokat, amelyek intrakomplex vegyületeket (kelátokat) képezhetnek ezen fémek ionjaival, bejuttatják a gyantába. Megállapítottam az ionok sorozatát az erősen és gyengén savas kationcserélőkből való elmozdulásuk energiájával kapcsolatban. Például a következő sorot kaptuk erősen savas szulfonsav-kationcserélőhöz: KU-2: H + + + 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+

2+ 2+. A gyenge savas kationcserélőre: КБ-4: Mg 2+ 2+ 2+ 2+ 2+.

Telített ioncserélők regenerálása

A telített ioncserélők regenerálódnak, mielőtt felszabadulnak 3-5 l / (cm 2) intenzitású tisztított vízzel. A kationcserélők regenerálását 2-8% -os ásványi savas oldatokkal, az anioncserélők regenerálásával végezzük 2-6% -os maró lúgos oldatokkal. A regenerálás után az ioncserélőket mossák.

Az ioncserélők (eluátumok) regenerálásakor keletkező oldatokat további feldolgozásnak vetik alá, hogy az értékes vegyi anyagokat felhasználják, vagy semlegesítsék őket.

Elvben három lehetőség van az elektrosztatikus ipar ioncserés szennyvízkezelésére:

  • külön technológiai folyamatokban keletkező szennyvíz kezelése - helyi kezelés;
  • az elektrolizáló berendezés vagy telep teljes lefolyásának tisztítása;
  • az elemi semlegesítésnek alávetett szennyvíz tisztítása kémiai reagensek segítségével ásványi sók eltávolítására.

Ábrán. A 4.5 ábra a mosó- és szennyvíz tisztításának vázlatos diagramja ioncserélő eljárással 300 mg / l-ig terjedő nehézfémionok kezdeti koncentrációjával.

Gazdasági szempontból a legmegfelelőbb az ioncserés tisztítás, nem az elektrolizáló üzlet általános lefolyása, hanem a helyi tisztítás. Ebben az esetben az ioncserélők regenerálásakor keletkező és különböző kémiai termékeket tartalmazó koncentrált oldatok feldolgozása és visszatérése a legkevesebb nehézséget okozza.

Az ioncserélő módszer leginkább a legfeljebb 3 g / l teljes sótartalmú szennyvíztisztításra alkalmazható. A víz sótartalmának növekedése csökkenti a módszer hatékonyságát az ioncserélők interregeneratív működési ciklusának időtartamának csökkenése és a vegyi anyagok felhasználásának regenerálódásának növekedése miatt.

Ábra. 4.5. A szennyvíz és a szennyvíz tisztítása az ioncserélő módszerrel: 1 szennyvíz, 2 szivattyú, 3 mechanikus szűrő, 4 szorpciós szűrő, S-kationos gyanta szűrők, 6-anioncserélő szűrők 1 akkumulátora.

A cink ionokat a Na-formában a H-formában vagy a KB-4 karboxil-kationcserélőn lévő erősen savas szulfonsav-kationcserélőre extraháljuk. A Zn 2+ kationcserélő KU-2 dinamikus átviteli kapacitása 2-3, a KB-4 pedig 5 g / ekv / kg. A savas kationcserélők a cinkionokat széles pH-tartományban kivonják. A karboxil-kationcserélőket semleges vagy gyengén lúgos szennyvíz kezelésére használják. A szulfonsav kationcserélő regenerálását 10% -os kénsavoldattal állítjuk elő; A karbonil-kationcserélőket 4% -os Na2SC-oldattal regeneráljuk. A cink koncentrációja az eluátumokban 6-9 g / l.

Egyéb anyagok a galvanizáló boltban történő tisztításhoz

A réz ionokat a KU-1 kationcserélővel szennyvízből extraháljuk, pH = 12-12,4. A kationcserélő cserélhetősége 1,7-2,3 g / ekv / kg duzzadt gyanta. A regenerációt 5% -os HC1 oldattal végezzük. A rézkoncentráció az eluátumokban 15-17 g / l. A réz savas szennyvízzel erős savas kationcserélőkkel extrahálódik. 10-20% -os kénsavoldattal regenerálják.

A nikkelionokat a KU-2-8 kationcserélőből vízből extrahálják, amelynek dinamikus térfogata 2,1-2,4 g / ekv / kg kationcserélő. A szennyvíz szűrési sebessége 12-15 m / h. A regenerálást 20% -os kénsavoldattal 0,5 m / h sebességgel végezzük. A kapott eluátumok 95 g / l nikkelt tartalmaznak, és visszaadhatók a nikkelezett fürdőbe.

H-kationcserélőket használnak Cr 3+ trivalens krómkationok szennyvízből való eltávolítására, Cr4 2 'kromát ionokat és Cr2O7 2-dikromát ionokat AV-17, AN-18P és An-25 anioncserélőkön. Az anioncserélők kapacitása a króm esetében nem függ a pH-tól 1-6-ig terjedő tartományban, és jelentősen csökken a pH-érték 6-os növekedésével. A szűrési sebesség 10-15 m / h.

Az erősen bázisos anioncserélők regenerálódását 8-10% -os nátrium-hidroxid oldattal végezzük. A 40-50 g / l hexavalens krómot tartalmazó eluátumok kinyerhetők. A regenerálás során a szűrési sebesség 1-1,5 m / óra.

Az egyszerű és komplex cianidokat anioncserélőkön extrahálják: a lúgos reakcióelegyből származó szennyvizet anioncserélőkkel kezeljük só formájában, a semleges és gyengén savas vizet anioncserélőkkel kezeljük hidroxidban és só formájában. A cianidok alkáli szennyvízből történő felszívódása anioncserélők formájában só formájában (például C1 formában) a következő cserélési reakciók szerint történik:

RC1 + HE - - »ROH + C1 -
RC1 + CN - - »RCN + C1 -

A cianidok semleges és gyengén savas közegekből történő sűrűségét anioncserélők só formájában a következő egyenleteknek megfelelően végezzük:

és az anioncserélők hidroxil formában történő abszorpciója az alábbi egyenletek szerint alakul:

ROH + CN- -> RCN + OH

A cianidok sótartalmú, semleges vagy gyengén savas folyadékokból származó sótartalmú szorpciója során a cianid-sav az árfolyamreakció egyik terméke:

RC1 + HCN - "RCN + HC1,

amely teljesen megváltoztatja a csatorna egyensúlyát balra, és nem következik be az anioncserélő gyanta és a hidrogén-cianid közötti kölcsönhatás. Ugyanakkor a cianidok semleges vagy gyengén savas közegek általi szorpciója anioncserélőkkel hidroxil formában alakul ki víz képződésével, ezért az anioncserélők hidroxil formában képződő kapacitása nagyobb, mint só formájában. Magas pH-érték mellett a forrásvizet H-kationnal tápláljuk, mielőtt az anioncserélő gyantához vezetjük.

Erősen bázikus anioncserélő gyantát 5-10% -os nátrium-hidroxid oldattal vagy nátrium-kloriddal regenerálunk. A regeneráció nem fordul elő teljesen (az egyszerű cianidok 80-90% -kal, és komplexek - 42-78% -kal deszorbeálódnak). A teljes körű regenerációhoz jelentős regeneráló oldatok fogyasztása szükséges.

Ioncserés módszer a szennyvízkezelésben

A víztisztítás ioncserélő módszerét fémionok és más szennyeződések sómentesítésére és víztisztításra használják. Az ioncsere lényege az ioncserélő anyagok azon képessége, hogy ionokat vegyenek az elektrolit oldatokból egyenlő mennyiségű ioncserélő cseréjével.

A víztisztítást ioncserélők végzik - a szintetikus ioncserélő gyanták 0,2 mm méretű granulátumok formájában készülnek. 2 mm. A ionizátumok vízben oldhatatlan polimer anyagokból készülnek, amelyek felületükön mobiliont (kation vagy anion) tartalmaznak, amely bizonyos körülmények között reagál a vízben lévő azonos jellel rendelkező ionokkal. Erősen és gyengén savas kationcserélők vannak (H + - vagy Na + - formában) és erősen és gyengén bázisos anioncserélők (OH vagy só formájában), valamint vegyes hatású ionionok. A folyamat kinetikájának alapvető tényezője a vízionok ioncseréje és a mosó részecske mosása. A mosott részecske külső felületén rögzített vízfilm képződik, amelynek vastagsága a tisztított víz áramlási sebességétől és a gyanta szemcsétől függ. Az ion, amely a gyantarészecskék belsejébe kerül a funkcionális csoportba, a filmen át, a részecske határfelületén és a gyanta belsejében kell elszórni a filmen keresztül, és a funkcionális csoporthoz kapcsolódik. Az ionok diffúziója a filmen keresztül a folyamat legfontosabb szakasza.

A molekulák szelektív felszívódása a szilárd adszorbens felületével az adszorbens kiegyensúlyozatlan felszíni ereinek való kitettség következménye.

Az ioncserélő gyanták képesek regenerálni. Az ioncserélő munkacsere kapacitásának kimerülése után elveszíti az ionok cseréjének képességét, és regenerálódnia kell. A regenerálódást telített oldatokkal végezzük, amelyek választéka az ioncserélő gyantától függ. A helyreállítási folyamatok rendszerint az automatikus lazításban fordulnak elő - 10-15 perc a regeneráló oldat szűréséhez - 25-40 perc, mosás esetén - 30-60 perc. Az ioncserélő tisztítás a víz kationcserélőkkel és anioncserélőkkel történő egymást követő szűrésével valósul meg.

A vízben lévő szennyeződések típusától és koncentrációjától és a szükséges tisztítási hatékonyságtól függően különböző ioncserélő berendezések képződnek.

Vízlágyító kationos. A víz lágyulása a kationosítással a víz lágyításának egyik módja (sótalanítás).

A kationosítás az ioncserés vízkezelése, amelynek eredményeképpen a kationokat kicserélik. A kationcserélő térfogatában lévő ionok (H + vagy Na +) típusától függően kétféle kationizáció létezik: H-kationizálás és Na-kationizáció.

A nátrium-kationit módszer a víz lágyulására szolgál, a vízben lévő szuszpendált anyagok mennyisége legfeljebb 8 mg / l, a vízszín pedig legfeljebb 30 fok. A víz keménysége az egylépéses nátrium-kationizációval 0,05-0,1 mg / eq / l, a kétlépcsős 0,01 mg / ekv / l értékkel csökken. A Na-kationizálás folyamatát a következő csere-reakciók jellemzik: A Na-kationcserélő regenerálását 3-4 m / óra sebességgel szűrjük át 5-8% NaCl-oldattal (1.2 ábra).

1.2 ábra. A víz egylépéses nátrium-kationizálásának rendszere.

A NaCl (só) előnyei regeneráló oldatként: alacsony költség; állás.

A hidrogén-kationit módszer a mélyvíz lágyítására szolgál. Ez a módszer a kezelt víz szűrésén alapul, amely egy kationcserélő rétegen keresztül hidrogén kationokat tartalmaz cserélő ionokká.

Ha a H-kationos víz jelentősen csökkenti a szűrlet pH-értékét az eljárás során keletkező savak miatt. A lágyulási reakciók során kibocsátott széndioxid gáztalanítással eltávolítható. Ebben az esetben a H-kationcserélő regenerálását 4-6% -os savval (HCI, H2S04) végezzük. Ioniták, amelyek szemcséi során az ioncserélő folyamatban kationokat cserélnek, kationistáknak nevezik.

A különböző kationok kationcserélőbe való dinamikus aktivitásának nagyságával azonos energiát a következő sorozatok azonos feltételek mellett jellemezhetnek: Na + 3 kationcserélők, amelyek működőképesek, amíg a szűrlet merevsége nem hasonlítható össze a forrásvíz keménységével.

A kationcserélő munkacserélő kapacitását a kationok száma jelenti, amelyek 1 m 3 kationcserélőt tartanak az "áttörés" pillanatáig a kationok szűrletébe. A kationcserélő munkacserélő kapacitása függ a vízből kivont kationok típusától, a lágyított vízben lévő sók arányától, a pH-értéktől, a kationcserélő réteg magasságától, a szűrési sebességtől, a kationi szűrők működési módjától, a regeneráló reagens fajlagos fogyasztásától és egyéb tényezőktől. A szűrőbe betáplált kationcserélő teljes térfogatához kapcsolódó átviteli kapacitást abszorpciós kapacitásnak nevezik.

Vízcserélés ioncserével. Az erős savak anionjaiból származó szennyvíz tisztításához az egylépcsős H-kation és az OH-anionálás technológiai rendszere egy erősen savas kationcserélő és gyengén bázisos anioncserélő alkalmazásával történik.

A mélyebb szennyvíztisztításhoz, beleértve a sókat is, egy vagy kétlépcsős H-kationt alkalmaznak erősen savas kationcserélőn, majd gyengén kétfokozatú OH-aniont, majd erősen bázikus anioncserélőt (jó, ha a szennyvíz nagy mennyiségű dioxidot tartalmaz a szén és annak sói gyorsan kimerülnek egy erős bázisú anioncserélőben.A kipufogódás csökkentése érdekében a kationszűrő után a szennyvizet gáztalanítják speciális gáztalanítókban Raschig gyűrűkkel vagy más fúvókákkal GIH berendezés. Ha szükséges, hogy egy pH-

És a gyenge savak anionjainak szennyvíz tisztítása a második szakasz anioncserélő szűrői helyett egy erős savas kationcserélő és erősen bázisos anioncserélő gyantával kevert vegyes hatású szűrő.

Az ioncserélő vízzel történő sótalanítás módja H-kationcserélőn keresztül történő vízszűrésen alapul, majd OH-, HCO3- vagy CO3-anionites szűrőn.

A H-kationitszűrőben a vízben található kationok, elsősorban a Ca2 +, az Mg2 + és a Na +, kationok hidrogén kationokká válnak. Az OH-anioncserélőkben, amelyekben a víz áthalad a H-kationcserélőkön, a képződött savak anionjait OH-ionokra cserélik. A szénhidrogén bomlása során keletkező CO2 eltávolítása gáztalanítóban történik.

A H-OH szűrők vízellátására vonatkozó követelmények:

1. szuszpendált anyagok - legfeljebb 8 mg / l;

2. teljes sótartalom - legfeljebb 3 g / l;

3. szulfátok és kloridok - legfeljebb 5 mg / l;

4. kromatikus - legfeljebb 30 fok;

5. Permanganát oxidálhatósága - legfeljebb 7 mgO2 / l;

6. teljes vas - legfeljebb 0,5 mg / l;

7. kőolajtermékek - nem;

8. szabad aktív klór - legfeljebb 1 mg / l.

Ha a forrásvíz nem felel meg ezeknek a követelményeknek, előzetesen előkészíteni kell a vizet.

A szükséges vízsilézis-mélységnek megfelelően egy-, két- és háromlépcsős berendezést terveznek, de minden esetben erősen savas H-kationcserélőket alkalmaznak, amelyek nagy átviteli kapacitással vesznek fel fémionokat a vízből.

Az egylépcsős ioncserélő üzemeket legfeljebb 1 mg / l (legfeljebb 20 mg / l) sótartalmú víz előállítására használják, ez lehet: ivóvíz beszerzése; bizonyos technológiai folyamatokban felhasznált víz előállítása; víz előkészítése a mély sótalanítás szakaszában; egyes esetekben a szennyvíz tisztítása során.

Az egyfokozatú ioncserélőkben a víz egymás után áthalad egy szűrőcsoporton H-kationittal, majd egy gyengén bázisos anioncserélő gyantával rendelkező szűrők csoportján keresztül; a szabad szénmonoxidot (CO2) eltávolítjuk egy gáztalanítószerben, oldott CaCl2-ot kation vagy aniongyanta szűrők után, ha szóda vagy bikarbonát oldattal regenerálják. Minden csoportnak legalább két szűrővel kell rendelkeznie. A víz csak egy része áthalad az ionitegységen, így a víz többi részével történő keverés után a sótalan vízben levő sótartalom megfelel a fogyasztói korlátoknak. 1.3 ábra.

1.3 ábra. 1 - N - kationes szűrők; 2 - gáztalanító; 3 - közbenső tartály; 4 - anioncserélő szűrők.

zeolitok

szennyvíztisztító flotáció

A zeolitok alumínium-szilikátok, és rendszeres porózus szerkezettel vannak megkülönböztetve. A 2-4 mm méretű granulátumokat természetes vagy szintetikus zeolitok kisméretű kristályaiból állítjuk elő kötőanyaggal vagy anélkül. A zeolitokat széles körben használják a vízgőz felvételére, valamint a finomítóiparban az olaj tisztítására és regenerálására, növelve a tisztítási fokot és a folyékony üzemanyagok minőségét. A többi adszorbenshez hasonlóan a zeolitokat az élelmiszerek, a szennyvíz és a szerves szennyeződések ipari gáztartalmának tisztítására használják. A zeolitok ioncserélő tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeket jelenleg széles körben használnak az iparban és a mezőgazdaságban. A zeolitok szokatlanul széles körben használhatók az iparban és a mezőgazdaságban. A petrolkémiai folyamatokban gázok és médiumok szárítószerként szolgálnak, ivóvíz és ipari vizek tisztítására, radionuklidok, katalizátorok, építőipar, talajjavítás, műtrágya, állatok etetésére stb.

Ioncserés módszer a szennyvízkezelésben

A ionokat por formájában (0,04-0,07 mm szemcseméret), szemcsékkel (0,3-2,0 mm), rostos anyaggal, lemezekkel és csempékkel állítják elő. A durva ionokat úgy tervezték, hogy olyan szűrőkben dolgozzanak, amelyek rétegei nagy magasságban (1-3 m) vannak porítva - 3-10 mm magas rétegekkel.

Az ioncserés szennyvízkezelést rendszerint szekvenciális szűréssel végzik kationcserélők (H + formában) és anioncserélők (OH - formában). Erõs és gyenge savak jelenlétében az anionokban az anionizációt két lépésben hajtjuk végre, elsõsorban az erõs savak anionjainak eltávolítását a gyengén bázisos anioncserélõkre, majd a gyenge savak anionjait az erõs anioncserélõkre.

A szennyvíztisztítás során az ionitokat kationokkal és anionokkal telítik a következő reakciók szerint:

n R-H + Me n + - "Rn-Me + nH + szorpció

Rn-Me + pN + - "n R-H + Mep + regeneráció

n R-OH + An - - »Rn-An + pON-szorpció

Rn-An + n NaOH-n-R-OH + NanRegeneráció

Az ioncserélők abszorpciós kapacitását az átviteli kapacitás jellemzi, amelyet az ioncserélő egysége vagy mennyisége által elnyelt ionok ekvivalensek száma határoz meg.

A vízzel érintkező iononok nem oldódnak fel, de felszívják a vizet és megduzzadnak. Duzzadás esetén az ioncserélők térfogata 1,5-3-szorosára nő. A duzzadás mértéke a gyanta szerkezetétől, az ellenionok természetétől, a megoldás összetételétől függ. A nagyon duzzadó gyanták, amelyeket gélszerűnek neveznek, fajlagos cserefelületük 0,1-0,2 m 2 / g. A makroporózus ioncserélők kifejlesztett kicserélőfelülete 60-80 m 2 / g. A szintetikus ioncserélők vízben nagyobb mértékben duzzadnak, és nagyobbak a kicserélő képességük, mint a természetesek. A szintetikus kationcserélők élettartama jóval hosszabb, mint az anioncserélők. Ez annak köszönhető, hogy a csoportok alacsony stabilitása miatt az anioncserélő gyantában szerepet játszik a rögzített ionok szerepe.

A csere szelektivitása a gyanta pórusainak duzzadási nyomásának nagyságától és az ioncserélő pórusainak nagyságától függ. Kis pórusméret mellett a nagy ionok nem érhetik el a belső aktív csoportokat. Az ioncserélők bizonyos fémekhez való szelektivitásának növelése érdekében az anyagokat, amelyek intrakomplex vegyületeket (kelátokat) képezhetnek ezen fémek ionjaival, bejuttatják a gyantába. Megállapítottam az ionok sorozatát az erősen és gyengén savas kationcserélőkből való elmozdulásuk energiájával kapcsolatban. Például a következő sorozatot kaptuk az erősen savas szulfonsav-kationcserélőhöz: KU-2:

H + + + 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+

KB-4 gyenge savas kationcserélő:

Rézionok a KU-1 kationcserélővel szennyvízből extrahált pH = 12-12,4. A kationcserélő cserélhetősége 1,7-2,3 g / ekv / kg duzzadt gyanta. A regenerációt 5% -os HC1 oldattal végezzük. A rézkoncentráció az eluátumokban 15-17 g / l. A réz savas szennyvízzel erős savas kationcserélőkkel extrahálódik. 10-20% -os kénsavoldattal regenerálják.

Ábrán. 3.1. A mosó- és szennyvíz tisztításának sematikus ábrája a 300 mg / l-ig terjedő nehézfémionok kezdeti koncentrációjú ioncserélő eljárással történik.

Ábra. 3.1. A mosóvíz és a szennyvíz tisztítása ioncserés módszerrel: 1 szennyvíz, 2 szivattyú, 3 mechanikus szűrő, 4 szorpciós szűrő, 5 szűrő kation, 6 szűrő anionit.

vagy újrahasznosítás . lúgos

Az ioncserélő munkacsere kapacitásának kimerülése után elveszíti az ionok cseréjének képességét, és regenerálódnia kell. A regenerálódást telített oldatokkal végezzük, amelyek választéka az ioncserélő gyantától függ.

Kationcserélők - ásványi savak oldatai, anioncserélők - maró lúgok oldatai.

Az ioncserélők (eluátumok) regenerálásakor keletkező oldatokat további feldolgozásnak vetik alá, hogy az értékes vegyi anyagokat felhasználják, vagy semlegesítsék őket.

Elvben három lehetőség van az elektrosztatikus ipar ioncserés szennyvízkezelésére:

külön technológiai folyamatokban keletkező szennyvíz kezelése - helyi kezelés;

az elektrolizáló berendezés vagy telep teljes lefolyásának tisztítása;

az elemi semlegesítésnek alávetett szennyvíz tisztítása kémiai reagensek segítségével ásványi sók eltávolítására.

Gazdasági szempontból a legmegfelelőbb az ioncserés tisztítás, nem az elektrolizáló üzlet általános lefolyása, hanem a helyi tisztítás. Ebben az esetben az ioncserélők regenerálásakor keletkező és különböző kémiai termékeket tartalmazó koncentrált oldatok feldolgozása és visszatérése a legkevesebb nehézséget okozza.

Az ioncserélő módszer leginkább a legfeljebb 3 g / l teljes sótartalmú szennyvíztisztításra alkalmazható. A víz sótartalmának növekedése csökkenti a módszer hatékonyságát az ioncserélők interregeneratív működési ciklusának időtartamának csökkenése és a vegyi anyagok felhasználásának regenerálódásának növekedése miatt. A teljes körű regenerációhoz jelentős regeneráló oldatok fogyasztása szükséges. Kis mennyiségű vízzel a módszer alkalmazható a galvanizáló iparban a nehézfémek tisztítására, mielőtt a tartályba kerülne.