Навигация
Умягчение воды методом ионного обмена
18888
знаков
0
таблиц
0
изображений
Введение.
На железнодорожном транспорте имеются предприятия, для работы которых требуется вода с малой жесткостью.
Известно, что жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния. Использование жесткой воды приводит к образованию накипи на внутренней поверхности котлов и теплообменных аппаратов, что снижает эффективность их работы.
В настоящее время один из наиболее распространенных способов умягчения воды является метод ионного обмена. Снижение жесткости воды ионным обменом основано на способности определенных или некоторых искусственных материалов (катионитов) которые имеют в своем составе обменные ионы Na+, Н+. Способные обмениваться на ионы Са2+, Мg2+. Реакция обмена:
2 Na [Кат.] + Ca (HCO3)2 Ы Ca [Кат.] + 2 NaHCO3
2 H [Кат.] + MgCl2 Ю Mg [Кат.]2 + 2 HCl
К катионитам относятся глауконитовый песок, гумусовые угли, сульфоуголь, искусственные смолы (КУ-1, КУ-2).
В процессе фильтрации воды через катиноитную загрузку ее обменная способность уменьшается, поэтому необходимо периодически регенерировать (восстанавливать фильтрирующий материал). Реакции регенерации:
Ca [Кат.]2 + 2 NaCl Ю 2 Na [Кат.] + CaCl2
Na – катионидные фильтры регенерируются раствором NaCl
Mg [Кат.]2 + H2SO4 = 2 H [Кат.] + MgSO4
Н – катионидные фильтры регенерируются раствором серной кислоты – Н2SO4.
Для реализации представленных химических процессов устраивают специальное сооружение – станцию умягчения воды.
Целью курсового проекта является расчет основного технологического оборудования – Н-Na- катионитных фильтров и вспомогательного оборудования - кислотное хозяйство, солевое, дегазатор для удаления газов – СО2.
1. Предварительная обработка исходных данных.
Проверка данных химического анализа воды производится путем сопоставления суммы катионов: Ca+2, Mg+2, Na+, К+ с суммой анионов: Cl-, SO4-2, НСО3-:
(1). К = [Ca+2] + [Mg+2] + [Na+] + [K+] = 4.0 + 2.4 + 0.9 = 7.3 мг-экв/л
(2). А = [HCO3-] + [Cl-] + [SO4-2] = 5.1 + 0.7 + 1.5 = 7.3 мг-экв/л
Вывод: Сумма катионов равна сумме анионов, следовательно, данные химического анализа воды верны.
1.1. Определяется общая жесткость исходной воды.
Жо = [Ca+2] + [Mg+2] = 4.0 + 2.4 = 6.4 мг-экв/л (3).
1.2. Определяется карбонатная жесткость исходной воды.
Жк = [HCO3-] = 5.1 мг-экв/л (4).
1.3. Определяется щелочность исходной воды.
Що = Жк = 5.1 мг-экв/л (5).
1.4. Определяется не карбонатная жесткость.
Жнк = Жо – Жк = 6.4 – 5.1 = 1.3 мг-экв/л (6).
2. Выбор и обоснование принципиальной схемы умягчения воды.
Умягчение воды методом ионного обмена может осуществлять: параллельным катионированием, последовательным катионированием, совместным H-Na-катионированием.
Выбор схемы умягчения воды осуществляется на основании сопоставления данных химического анализа исходной воды.
Параллельное H-Na-катионирование применяется при условии:
Жк / Жо і 0,5 5.1 / 6.4 = 0.79 і 0.5 +
Жнк Ј 3.5 мг-экв/л Жнк = 1.3 Ј 3.5 мг-экв/л +
SO4-2 + Cl- Ј 3 … 4 мг-экв/л 1.5 + 0.7 = 2.2 Ј 3 мг-экв/л +
Na+ + K+ Ј 1 …2 мг-экв/л 0.9 Ј 2 мг-экв/л +
Последовательное H-Na-катионирование применяется при условии:
Жк / Жо Ј 0.5 5.1 / 6.4 = 0.79 > 0.5 -
Жнк і 3.5 мг-экв/л Жнк = 1.3 < 3,5 мг-экв/л ->
SO4-2 + Cl- і 3 … 4 мг-экв/л 1.5 + 0.7 = 2.2 < 3 мг-экв/л ->
Na+ + K+ не лимитируются -
На основании полученных результатов принимается параллельная схема H-Na-катионирования.
Техническая схема параллельного H-Na-катионирования:
3. Расчет основного технологического оборудования станции умягчения воды
К основному технологическому оборудованию станции умягчения
Воды Н-Na-катионитные фильтры.
Расчет ведется на основании нормативной литературы.
3.1. Определяется соотношение расходов воды подаваемой на Н-Na-катионитные фильтры.
При параллельной схеме Н-Na-катионирования расчет ведется согласно [1,прил.7,п.25]:
Определяется расход воды подаваемой на Н-катионитные фильтры.
qHпол.= qпол.( Що-Щу ) / ( А+Що ) м3/час (7)
где qпол.- полезная производительность Н-Na-катионитных фильтров,
qпол.= Qсут. / 24=1100/24=45.8 м3/час,
Що- щелочность исходной воды,
Що=5.1 гр-экв/м3,
Щу- щелочность умягченной воды,
А- сумма концентраций анионов,
А= 7.3 гр-экв/м3,
qHпол.= 45.8*( 5.1-0.35 ) / ( 7.3+5.1 ) = 17.5 м3/час
Определяется расход воды на Na-катионитные фильтры:
qNaпол.= qпол.- qHпол. м3/час (8)
qNaпол.= 45.8 - 17.5 = 28.3 м3/час
3.2. Выбирается катионит для загрузки фильтров по [6]:
Принимается сульфауголь мелкий 1 сорта с техническими характеристиками:
Внешний вид катионита – черные зерна неправильной формы.
Диаметр зерен катионита – 0.25…0.7 мм.
Полная обменная способность - Еполн. = 570 экв/м3
Похожие работы
... свойств ионитов обычно определяют их динамическую и иногда полную (общую) обменную емкость (статическую).Основные требования к ионитам, используемым для очистки воды: высокая обменная емкость, высокая скорость ионного обмена, достаточная устойчивость по отношению к кислотам, щелочам, окислителям и восстановителям, нерастворимость в воде, органических растворителях и растворах электролитов и ...
... кислоты для регенерации катионита, г/г-экв. Процесс регенерации Н-катионитовых фильтров описывается следующей реакцией: Методы известково-катионитовый и частичного катионирования Известково-катионитовый метод умягчения воды (рис. 20.17) является смешанным способом и относятся к реагентно-катионитовому. Карбонатную жесткость исходной воды устраняют известкованием, затем вода поступает ...
... n=1...3 — число регенераций фильтра в сутки; Eп=500 — полная обменная емкость анионита по ионам НСО3- и S042-, г-экв/м3. На установках производительностью от 5 до 50 м3/ч натрий—хлор-ионитовый метод умягчения воды имеет ряд преимуществ по сравнению с водород—натрий-катионитовым методом: расходуется только один реагент — поваренная соль, отпадает необходимость в кислотном хозяйстве, не требуется ...
... заборе воды из поверхностных источников. Несмотря на свою высокую эффективность, озон используют редко из-за высокой стоимости и сложности эксплуатации озонаторных установок. Рис. 17.8. Установка деманганации воды озонированием. 1 — подача озона, 2 — камера озонирования, 3 — ступенчатый каскадный аэратор, 4 — поглотитель остаточного озона, 5 — подача исходной воды, 6 — двуслойный фильтр, ...
0 комментариев