Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Иониты (катиониты и аниониты) бывают неорганические (минеральные) и органические. Это могут быть при­родные вещества или вещества, полученные, искусственно.

К неорганическим природным ионитам относятся цеолиты, глинистые ми­нералы, полевые шпаты, различные слюды и др.

Катионообменные свойства их обусловлены содержанием алюмосиликатов TunaNa^O-AljOj’/zSiOj-mHjO. Ионообменными свойствами обладает также фто — рапатит [Cas(P04)3]F и гидроксидапатит (Са5(Р04)3]0Н к неорганическим син­тетическим ионитам относятся силикагели, пермутиты, труднорастворимые оксиды и гидроксиды некоторых металлов (алюминия, хрома, циркония и др.). Катионообменные свойства, например, силикагеля, обусловлены обменом ионов водорода гидроксидных групп на катионы металлов, проявляющиеся в щелочной среде. Катионообменными свойствами обладают и пермутиты, по­лучаемые сплавлением соединений, содержащих алюминий и кремний.

Органические природные иониты — это гуминовые кислоты почв и углей. Они проявляют слабокислотные свойства. Для усиления кислотных свойств и обменной емкости уши измельчают и сульфируют в избытке олеума. Сульфо — угли являются дешевыми полиэлектролитами, содержащими сильно — и слабо­кислотные группы. К недостаткам таких, иоиитов следует отнести их малые химическую стойкость и механическую прочность зерен, а также небольшую обменную емкость, особенно в нейтральных средах.

К органическим искусственным ионитам относятся ионообменные смолы с развитой поверхностью. Они-то и приобрели наибольшее практическое зна­чение для очистки сточных вод. Синтетические ионообменные смолы пред­ставляют собой высокомолекулярные соединения, углеводородные радикалы которых образуют пространственную сетку с фиксированными иа ней ионо­обменными функциональными группами. Пространственная углеводородная сетка (каркас) называется матрицей, а обменивающиеся ионы — противоио­нами. Каждый противоион соединен с противоположно заряженными иона­ми, называемыми фиксированными, или анкерными. Полимерные углеводо­родные цепи, являющиеся основой матрицы, связаны (сшиты) между собой поперечными связями, что придает прочность каркасу.

При сокращенном написании ионита матрицу обозначают в общем виде (R), а активную группу указывают полностью. Например, сульфокатиониты запи­сывают как RS03H. Здесь R — матрица, Н — противоион, S03 — анкерный ион.

Иониты получают методом сополимеризации или сополиконденсации с пос­ледующим сшиванием образующихся цепей. В конденсационных ионитах сшивание — образование поперечных связей — осуществляется за счет мети­леновых (-СН2-) или метановых (-СН-) мостиков, а также азотсодержащих группировок, в полимеризационных — чаще всего при помощи п-дивинил — бензола и его изомеров. Число таких поперечных связей определяет размер ячеек сетки и жесткость матрицы.

В зависимости от степени диссоциации катиоиообменные смолы бывают сильно и слабокислотные, а анионообменные — сильно — и слабоосновиые. К сильнокислотным относят катиониты, содержащие сульфогруппы (S03H) или фосфорнокислые группы [РО(ОН)2] к слабокислотным — карбоксильные (СООН) и фенольные (С6Н5ОН) группы. Сильноосновньте иониты содержат четвертичные аммониевые основания (RJ-TOH), слабоосновиые—аминогруп­пы различной степени замещения (-NH2; = NH; =N).

Иониты, содержащие одинаковые активные группы, называются монофунк­циональными, а иониты, которые содержат функциональные группы различ­ной химической природы, — полифуикциональными. Они могут обладать смешанными, сильно и слабоосновными свойствами.

Катиониты в качестве противоионов могут содержать не ионы водорода, а ионы металлов, т. е. находиться в солевой форме. Точно также и аниониты мо­гут находиться в солевой форме, если в качестве противоионов они содержат не ионы гидроксида, а ионы тех или иных кислот.

При нагревании ионитов в воде и на воздухе возможно разрушение их зерен, отщепление активных групп, что приводит к уменьшению емкости. Для каж­дой смолы имеется температурный предел, выше которого ее использовать нельзя. В общем случае термическая устойчивость анионитов ниже, чем кати­онитов.

Величина pH сточной воды, при которой происходит обмен ионами, зависит от константы диссоциации ионообменных групп смолы. Сильнокислотные катиониты позволяют проводить процесс в любых средах, а слабокислотные — в щелочных и нейтральных. Так, катиониты с карбоксильными группами обмениваются ионами при pH > 7, а с фенольными группами при pH > 8.

Иониты в контакте с водой не растворяются, но поглощают некоторое коли­чество воды и набухают, являясь гелями с ограниченной набухаемостыо. При набухании иоиитов размер микропор возрастает от 0,5-1,0 нм до 4 нм, а раз­мер микропор составляет 70-130 нм. При этом объем ионитов увеличивается в 1,5-3 раза. Степень набухания зависит от строения смолы, природы проти­воионов, от состава раствора. Набухание влияет на скорость и полноту обмена ионов, а также на селективность ионита, Оио прекращается после того, как разность осмотических давлений до и после обмена уравновесится упругими силами растяжения и сжатия ионита. Сильно набухающие смолы, называемые гелеобразными, имеют удельную обменную поверхность 0,1-0,2 м2/г. Макро­пористые иониты обладают развитой обменной поверхностью, равно 60-80 м / г. Синтетические иониты набухают в воде больше имеют большую обменную емкость, чем природные. Срок службы синтетических катионитов значитель­но больше, чем анионитов. Это объясняется низкой стабильностью групп, ко­торые в анионитах выполняют роль фиксированных ионов.

Селективность обмена зависит от величины давления набухания в порах смолы и от размера пор ионита. При малом размере пор большие ионы не могут достичь внутренних активных групп. В целях повышения селективнос­ти ионитов к определенным металлам в состав смолы вводят вещества, способ — ные образовывать с нонами этих металлов внутрикомплексные соединения (хелаты). Установлены ряды ионов по энергии их вытеснения из сильно — и слабокислотных катионов. Например, для сильнокислотного сульфокатиона КУ-2 получен следующий ряд: Н+ < Na+ < NH < Mg2+ < 7м2′ < СО2"’ < Си ’ < Cd2 < Ni2 <Са2 < Sr21 <РЬ2+ <Ва21. Дія слабокислотного катионита КБ-4: Mg < Са2+ < Ni2" < С02+ <Си21.

Иониты выпускают в виде порошка (размер частиц 0,04-0,07 мм), зерен (0,3- 2,0 мм), волокнистого материала, листов и плиток. Крупнозернистые иониты предназначены для работы в фильтрах со слоями значительной высоты (1— 3 м), порошкообразные — со слоями высотой 3-10 мм.

Размер частиц ионита влияет на перепад давления в фильтрах: с уменьшением размера частиц перепад давления в слое увеличивается. Исходя из этого, из мельчение ионитов в процессе очистки нежелательно. Это приводит не только к росту сопротивления фильтра, но и к неравномерному распределению ско ростей потока сточной воды по сечению фильтра.

В результате столкновения зерен ионита друг с другом, а также ударов о стенки аппаратуры происходит истирание ионитов. Механически прочными принято считать иоииты, степень истираемости которых не превышает 0,5 %. Иониты должны быть также химически и термически стойкими. Химическая стойкость оценивается по изменению полной обменной емкости и изменению Массы ионита.

Ряд смол, выпускаемых в РФ, имеет произвольное назначение (Н, НО, ВС). Некоторые названия отражают состав смол: СД В—сшролдивинилбензол; ЭДЭ — этилендиаминэтиленхлоргидрин; МСФ — моносульфат и др. В последнее время в маркировке смол для катионитов употребляют букву К, для обозначе­ния анионитов — А. Буква В — (после А) записывается для высокоосновных анионитов, буква Н — для низкоосновиых анионитов. Числовое обозначение Указывает порядковый номер производственной серии. Например, КУ — ка­тионит универсальный; КФ — катионит фосфорнокислый; АВ — анионит высокоосновный: АН — аниониг низкоосновныИ.

Смолы зарубежных стран часто имеют названия фирм изготовителей.

Отечественная промышленность выпускает ряд катионитов и анионитов (табл. 4.16,4.17). Ниже приведены некоторые марки ионитов и их зарубежных аналогов:

Отечественные пошлы Зарубежные аналоги

КУ-2-8…………………………………………………. Амберлит 1R-120, дауэкс-50, диайон, SK-1A,

зеролит 225, имак С-12, леватит S-100, вофатит KRS-200, варион KS, дуешайт С-20, алласьон CS, кастель С-300Р, катекС-5

КУ-23…………………………………………………… Леватит SP-I20, кастель С-300Р, амберлит 15А,

варион KSM

КБ-2, КБ-2-4……………………………………….. Варион KSM, вофатит СР, дуолайт СС-3, йонайк

С-270, пермутит Н-70, пермутит С

КБ-2-7П, КБ-2-10П……………………………. Варион KSM, дуолайт С-464, имак Z-5

КБ-4, КЕ-4Б-2…………………………………….. Амберлит IRA-50, варион СР, зеролит 226,

цеокарб 226

АВ-17-8………………………………………………. Амберлит IRA-400, дауэкс-1, зеролит FF, дуолит

A-101D, кастель А-500, диайон SA-I0A, вофатит SBW, леватит М-500, варион АТ-660

АВ-29-12П…………………………………………. Дуолайт А-162, варион AMD, диайон РА-404,

леватит МР-600, амберлит А-29, амберлит IRA — 910, релит 2 AS АН-22-8 Варион AED

КУ-1 ……………………………………………………… Амберлит IRA-100, йонайк С-200, вофатит К

ЭДЭ-10П…………………………………………….. Дуолайт А-30, кастель А-ЮО, вофатит L-150,

вофатит L-160, вофатит L-165 АН-2ФН Амберлит IR-4B

Кагишит-смола

Основа матри­

Сши-

Функцно-

Ион ная фор ма

Кислот­ ность

Полная обменная емкость COF,

Насыпная

Ближ­

Максималь­ная рабочая

Зернение,

марка

тип

цы

агепт

групла

экв/т

экв/м3

т/м3

ні

температура, %

мм

КУ-2

Полимеризаци* онная

Полистирол

Диви­ нил- бензол, 8-10%

S03H

н+, Na*

Сильно­ кислот­ ный

4700 5100

1300- 1800

0,7-0,9

50, 60

120-130

0,3-1.5

КУ-2-8

То же

То же

Тоже

SOjH

И Na*

Тоже

5100

J800

0,7-0,9

50,60

120-130

0,3—1,5

КУ-2- 12П

Полимеризаци — оиная макропо­ристая

м

»

SOsH

н+> Na*

»

4950

1500

0,5-1,5

КУ-1

Конденсацион­ ная

Феиолфор- мальдегид

—

SO3H

Н*

»

4000

1400

0,6-0,75

30, 50

90

0,3-2,0

КФ-1

Полпмерпзаци- онная

Полистирол

РО(ОН)а

Na*

Среднеки­ слотный (рК-3,5; рК^7)

5000

1900

0,7

КФ-2

То же

То же

(CfU) [PO(OH)J2

Na+

Тоже

7000

2600

0,7

"

—

—

КБ-1

»

Метакрило- вая кислота

—

СООН

Na~

Слабоки­сл отньгй

8500 10000

4200 3800

0,55-0,6

30

—

03-1,5

КБ-4

»

То же

Диви — нил — беи зол, 10%

соон

Na*

Тоже

S500

4200

0,55-0,6

50

150-1S0

0,3-2,0

КБ-4- 10П …. . .

Полимеризаци- онная макропо­ристая

»

То же

СООН

Na*

»

7500

0*68-0,82

75

—

0,25-1,0

350

	Анионит	Основа матрицы	Сшивающий агент	Функцио­		Полная обменная емкость	Насыпная плот­ность, т/м3		Зернение, мм
марка	тип	нальная группа	Основность	экв/т	экв/м3	исходного	набух­шего в воде	Влажность. %
АВ-17 (АВ-17х8)	Полимсри- зационный	Полисти­ рол	Дивинилбен — зол, 8 %	RjN*	Сильноос­ новный	3800- 4500	1300- 1500	0,66-0,74	0,33- 0,35	40-65	0,4—1,2
эдэ-юд	То же	Эпоксипо­ лиамин		RNH, R2N, R2N+(30- 20 %)	Промежу­ точноос­ новный	9000- 10000	—	0,6-0,72		10-15	0,4-1,8
В-16	»	—	—	RNH, R2N, R3N*	Тоже	9800- 10500	2300	0,68-0.82	—	60	0,3-l, S
АН-22	»	Полисти­ рол	Дивинилбен- зол	NHi, RNH	Слабоос­ новный (рК=3-4)	7000	2100- 2500	0,6-Q, 8	озб	40-60	0,25-1,0
АН-31	Конденса­ ционный	Полиэти- ленполиа- мин	Эпихлоргид- рин	RNH, RfN	То же (рКп=3—3,5)	9000- 9900	4050- 4550	0,66	0,45	15	0,3-2,0
АН-2Ф	Тоже	То же		RNH, R2N	Слабоос­ новный	9000- 10500	3700	0,7-0,9	—	15	0,3-2,0

Реакция ионного обмена протекает следующим образом: при контакте с катионом

(4.41) (4.42)

RSO3H + HCI <-> RS03Na+ НС1;

при контакте с анионом

ROH + НС1 о RC1 + NaOH;

Ионный обмен происходит в эквивалентных отношениях и в большинстве случаев является обратимым. Реакции ионного обмена протекают вследствие разности химических потенциалов обменивающихся ионов. В общем ввде эти реакции можно представить следующим образом:

(4.43)

тА + RmB mRA + В.

Реакция вдет до установления ионообменного равновесия.

Скорость установления равновесия зависит от внешних и внутренних фак­торов: гидродинамического режима жидкости; концентрации обменивающих­ся ионов, структуры зерен ионита, его проницаемости для ионов. Имеются разные точки зрения на механизм ионного обмена.

Процесс переноса вещества может быть представлен в виде нескольких ста­дий: 1) перенос ионов А из ядра потока жидкости к внешней поверхности по­граничной жидкой пленки, окружающей зерно ионита; 2) диффузия ионов через пограничный слой; 3) переход иона через границу раздела фаз в зерно смолы; 4) диффузия ионов А внутри зерна смолы к ионообменным функциональным группам; 5) собственно химическая реакция двойного обмена ионов А и В; 6) диффузия ионов В внутри зерна ионита к границе раздела фаз; 7) переход ионов В через границу раздела фаз на внутреннюю поверхность пленки жидкости; 8) диффузия ионов В через пленку; 9) диффузия нонов В в ядро потока жидко­сти.

Скорость ионного обмена определяется самой медленной из этих стадий — диффузией в пленке жидкости либо диффузией в зерне ионита. Химическая реакция ионного обмена происходит быстро и не определяет суммарную ско­рость процесса.

Функциональную зависимость противоионного состава ионита от проти — воионного состава внешнего раствора при постоянных температуре и давле­нии называют изотермой ионного обмена. Изотермы изображаются графичес­ки в безразмерных координатах а.~ о.:

где о, и aL— эквивалентные доли г-го соответственно в фазе ионита и в растворе; с. и с; — концентрация i-го иона в ионите и растворе в условиях равновесия системы, моль ионов на ] г ионитов; Z. — заряд i-го иона.

Величины а. и а. изменяются в интервале от 0 до 1, следовательно изотермы обмена а. = До^) изображаются в квадрате, сторона которого равна единице.

Отношение aja. называют коэффициентом распределения г’-го иона при сор­бции Кр. Этот коэффициент является мерой обогащения или обеднения иони­та данным веществом. При /Г < 1 ионит обеднен, а при К(1 > 1 обогащен ком­понентом і по сравнению с равновесным раствором.

Если в растворе содержится не один, а несколько ионов, например А и В, то селективность ионита оценивается коэффициентом селективности (избиратель­ности) КАВ, равным отношению коэффициентов распределения конкурирую­щих ионов:

кл, в = КрЛ/KfB = аАав/оАав = сАсв 1сАсв. (4.45)

При КАВ > 1 ионит селективен к иону А; при КА „ < 1 избирательно сорбиру­ется ион jВ; при К = 1 ионит не проявляет селективности ни к одному из

ионов.

Если обменная реакция описывается в общем виде уравнением (4.45), то равновесие ионообменных процессов можно выразить следующей формулой:

Клм =(cAcJcAcB)={y/lx/f(xBlyB)(eic(,y-‘, (4.46)

гж КА В — константа равновесия; с — концентрация ионов в твердой фазе: с — концентрация иоиов в жвдкой фазе; х = clc0 — безразмерная концентрация в жидкой фазе; у = с! Є — безразмерная концентрация в твердой фазе; с0 — общая «эквивалентная концентрация ионов в жидкости; ©—обменная емкость смолы (значение находится в пределах т и 1).

Форма изотермы зависит от величины Кйв — при КАВ > 1 изотерма выпуклая, при Кл в < 1 — вогнутая, а при К = 1 — линейна и совпадает с диагональю.

При концентрации веществв в сточных водах менее 0,003 моль/л, или, точ­нее, при В.« 1, скорость обмена определяется диффузией ионов через пленку жидкости (пленочная кинетика). При концентрации 0,1 моль/л (или В.» 1) скорость процесса определяется диффузией ионов внутри зерна (гелевая ки­нетика). В области концентраций 0,003—0,1 моль/л определяющими являются оба вида диффузии. Здесь В, = firJ(KD) — число Био; Р — коэффициент мас — соотдачи; rQ — радиус зерна иона; К г — константа Генри; D коэффициент массопровсщности.

Коэффициенты диффузии различных ионов в смоле имеют порядок 10—10 смг/с, а в воце 10^-10“5 см /с. Коэффициент диффузии снижается при увеличе­нии размера гидратированных ионов в растворе и росте заряда обмениваю­щихся противоионов смолы.

Для внешне диффузионной области при значениях числа Reg от 2 до 30 для расчета коэффициента массоотдачи может быть использована следующая за­висимость:

Nu = 0,725 Re °’47Pid1/2, (4.47)

где Nu, = РdJD — число Нуссельта; Re3 = wdjv — число Рейнольдса; Ргд = v/D — число Прандгля.

Катиониты регенерируют 2-8 %-ми растворами кислот. При этом оии пере­ходят в Н-форму. Регенерационные растворы — элюаты содержат катионы. Затем после взрыхления и промывки катиониты заряжаются, например в Na — форму, путем пропускания через них раствора поваренной соли. Тогда Н-фун — кциональные группы, получающиеся при регенерации катионита кислотой, заменяются на Ма — группу, а используемый для зарядки раствор поваренной соли подкисляется до соляной кислоты.

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

Элюаты содержат в сконцентрированном виде все извлеченные из сточиых вод анионы. При необходимости регенерируемый анионит из ОН-формы можно перевести в Cl-форму, пропуская раствор NaCl. В отработанном заряжающем растворе накапливается едкий натр. 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.

Степень регенерации (в %) определяют по формуле

а = 100ЄпУ6п, (4-48)

где 6в — восстановленная обменная емкость; 0п — полная обменная емкость.

На степень регенерации влияет тип ионита, состав насыщенного слоя, при­рода, концентрация и расход регенерирующего вещества, температура, время контакта и расход реагентов.

Процессы ионообменной очистки сточных вод проводят на установках пе­риодического и непрерывного действия. Первые состоят из аппаратов (фильт­ров или колонн) периодического действия, насосов, емкостей и контрольно’ измерительных приборов.

Схемы установок с одним аппаратом приведены нарис. 4.37. Они отличают­ся системой регенерации ионита. При схеме а регенерирующий раствор гото­вят непрерывно при подаче в эжектор воды и концентрированного раствора кислоты или щелочи. Подачу кислоты или щелочи прекращают после пропус-

1 Очищенная	3 >	U
N
вЬда	Вода

Промывная __вода.

Серная кислота

Вода

Регенерат Серная ■кислота

Промывная вода, Сточная "Г pei^euepai

Очищенная вода <■ Рис. 4.37. Схемы ионообменных уст ановок периодического действия: а — с проточной регенераци­ей; б — с оборотом части регенерата; в — с фракционированием регенерата; г — с «плавающим» фильтром; J — фильтры; 2 — эжектор; 3 — емкости для регенерата; 4 — емкости для промывных вод

кания через ионит заданног о объема регенерационного раствора. Однако по­дачу воды продолжают для отмывки ионита от регенерационного раствора. Элюаг и промывные воды после нейтрализации сбрасывают в канализацию.

По схеме б регенерирующий раствор готовится в специальной емкости.

В этом случае достигается сокращение расхода регенерирующего агента и объема регенератора, так как регенерационный раствор готовят путем добав­ления к первой порции промывной воды концентрированного реагента. В ре­зультате часть реагента находится в обороте.

Наименьший расход реагентов достигается в схеме с фракционированием регенерата (схема в). Регенерат разделяют на отдельные фракции и собирают в емкости. Первую фракцию, более концентрированную, направляют на пере­работку. Промывную воду собирают также в две емкости. При следующей ре­генерации в качестве первой фракции регенерационного раствора используют вторую фракцию от предыдущей регенерации, доукрепленную до заданной концентрации реагентом.

Раствор

Промывная

, ,Рс снерирующий раствор

Рис. 4.38. Схемы ионообменных установок: а — перио­дического действия: / — колонна; 2 — решетка; 3 — слой ионита; 4-6 — распределители; 7 — бак с регене­рирующим раствором; 8—насос; б—с намывным филь­тром: 1 — корпус; 2 — фильтрующий элемент; 3 — ем­кость для приготовления суспензии ионита; 4 — насос; 5 — сборник отработанного ионита; в—с движущимся слоем смолы: І — корпус; 2 — разделительная зона; 3 — слой смолы; 4 — тарелка; 5 — эрлифт

В схеме г с «плавающим» фильтром получают более концентрированные регенераты. Очищаемую воду последовательно пропускают через два фильт­ра. При начале проскока во втором фильтре подключают отрегенерированный
третий фильтр, а первый по ходу воды выводят на регенерацию и т. д. Регене­рацию отработанного фильтра можио производить по описанным выше вари­антам.

Режим работы периодической установки (рис. 4.38, а) сводится к следующе­му. Сточная веда поступает внутрь аппарата, проходит слой ионита и выходит через распределитель. Далее подают промывную воду, а затем регенерирую­щий раствор. Таким образом, цикл работы аппарата состоит га следующих стадий: 1) ионообмен; 2) отмывка ионита от механических примесей; 3) реге­нерация ионита; 4) отмывка ионита от регенерирующего раствора.

Работа установки может быть интенсифицирована путем использования ап­паратов с кипящим слоем ионита. Скорость процесса в этом случае уве­личивается в 2-3 раза. Взвешенный слой имеет меньшее гидравлическое со­противление.

Для глубокой финишной доочистки воды присоединяют установки со сме­шанным слоем анионитов в катионитов. В них иониты используют однократно или с внутренней или выносной регенерацией.

Схема установки с намывным фильтром показана на рис.4.38, б. Приготов­ленную в емкости суспензию ионита в воде насосом направляют, на циркуляции через фильтр до тех пор, пока на фильтрующих элементах не образуется плот.

ный слой ионитов толщиной 5-10 мм. После этого подают на очистку сточ­ную воду. Отработанный ионит удаляют из фильтра воздухом на регенерацию. После намывки нового споя ионита цикл повторяют. Такие установки целесо­образно использовать при очень малом содержании солей в сточной воде.

Недостатки установок периодического действия: большие объемы аппара­тов, значительный расход реагентов, большая единовременная загрузка сор­бента, сложность автоматизации процесса.

Непрерывный ионообмен дает возможность уменьшить затраты смолы, реа­гентов для регенерации; промывной воды, а также применять более компакт­ное оборудование по сравнению с периодическим ионообменником. Колонны непрерывного действия могут работать как с движущимся слоем смолы, так и с кипящим слоем. Установки непрерывного действия содержат несколько ионо­обменных аппаратов с катионитом и анионитом.

Ионообменный аппарат должен удовлетворять следующим требованиям: иметь необходимый рабочий объем; обеспечивать определенный гидродина­мический режим движения взаимодействующих фаз; требуемый уровень на­сыщения ионообменной смолы, небольшое гидравлическое сопротивление; капитальные и эксплуатационные затраты должны быть минимально воз­можными.

Аппараты для ионного обмена классифицируются по разным признакам: 1) по организации процесса — на аппараты непрерывного, полунепрерывного и периодического действия; 2) по гидродинамическому режиму — на аппараты вытеснения, смешения и промежуточного типа; 3) по состоянию слоя ионита с неподвижным, движущимся, пульсирующим, перемешиваемыми циркули­рующим слоем; 4) по организации контакта взаимодействующих фаз — с не­прерывным и ступенчатым контактом фаз; 5) но организации взаимного на­правления движения фаз — на прямоточные, противоточные и со смешанным током; 6) по конструкции — на колонные и емкостные; 7) по способу подвода энергии — без подвода энергии извне (с гравитационным движением твердой фазы) и с подводом энергии извне (принудительное движение твердой фазы).

Ниже приведены схемы некоторых аппаратов. Схема колонны с движущим­ся слоем смолы показана на рис. 4.38, е. Сточную воду подают снизу, а смолу сверху. Колонна имеет сравнительно небольшую удельную производительность — 1—5 м3/(м2 — ч), малоэффективна из-за сильного перемешивания фаз и нерав­номерного распределения смолы по сечению колонны.

Для увеличения эффективности процесс, а используют колонну с псевдо — ожиженным слоем или пульсацией. Колонна с тарелками провального типа (рис. 4.39, а) имеет удельную производительность 30-45 м /(м *ч). Тарелки с лопатками расположены под углом 30°. Лопатки двух соседних тарелок на­правлены в разные стороны. Это обеспечивает спиральное проти воточное дви­жение сорбента и раствора.

4

Сточная

3 2

вода

Элюат

Рис.4.39. Колонны для ионообменной очистки: а — с тарелками провального типа: 1 — корпус, 2_________ разделительная зона, 3 — тарелкн, 4 — эрлифт; б — регенерационная пневмопульсационная: 1 — колонна, 2 — решетка, 3 — труба, 4 — распределитель раствора

РдрТПЛП

JL Смола

Очиненная вода

Для регенерации смолы используют колонны с движущимся слоем, или пнем — вопульсационные (рис. 4.39, б). Сорбент подают через коническую трубу. При подаче воздуха смола в рабочем объеме аппарата движется навстречу раство­ру и удаляется сверху; столб смолы в трубе действует как обратный клапан. Можно проводить процесс регенерации при малой разности плотностей ра­створа и сорбента.

В настоящее время достаточно широкое использование нашли смолы марки АНКБ-35 (Черкасский химкомбинат) извлекающие из растворов (промывоч­ных, рудничных, шахтных вод и др.) преимущественно цветные металлы (Си, Ni, Со, Zn и др.). За рубежом (ФРГ и др.) они выпускается под различными товарными знаками (Dowex-la и др.), но принципиальных отличий не имеют: Нижнетагильский завод «Уралхимпласт» выпускает иизкоосновной анион АН — 31 и среднеосновной анионит ЭДЭ — 10П, которые способны образовывать ком­плексы с рядом солей тяжелых металлов, извлекая их из сточных вод.

Комментарии запрещены.