5972
.pdf
21
7
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
Рисунок 3. - Лабораторная установка с ионообменными фильтрами Условные обозначения: 1 – фильтр с активированным углем, 2 - Н-катионитовый
фильтр первой ступени, 3 - Na-катионитовый фильтр, 4 – анионитовый фильтр первой ступени с слабоосновным анионитом, 5 – анионитовый фильтр второй ступени с сильноосновным анионитом, 6 - Н-катионитовый фильтр второй ступени, 7 - емкость исследуемой воды, 8 - емкость для сбора фильтрата
При фильтровании воды рекомендуется работать со следующими скоростями фильтрации: на угольном фильтре 5-10 м/ч, на [К]Н фильтре первой ступени 5 м/ч; на остальных фильтрах 7-10 м/ч. (расчет объемной скорости фильтрования см. лабораторную работу №2).
При сборе фильтрата с каждого фильтра первые его порции отбрасывают (объемом около 2 л), последующие накапливают (объемом не менее 20 л) для дальнейшей обработки.
В процессе контроля по этапам обессоливания в обрабатываемой воде определяются следующие показатели:
1. В исходной воде - рН, щелочность, жесткость общая, содержание катионов Са2+, Mg2+ и анионов CI-, SО42-, свободная углекислота СО2, кремнекислота SiО2, общее солесодержание и индекс стабильности.
2.В фильтрате, после угольного фильтра (поз.1) - мутность, окисляемость.
3.В фильтрате после [К]Н фильтра первой ступени (поз. 2) - рН, жесткость общая, содержание катионов Са2+ и Mg2+.
4.В фильтрате после [K]Na фильтра (поз. 3) - рН, щелочность, жесткость общая, содержание катионов Са2+ и Mg2+, общее солесодержание, индекс стабильности.
22
5.В фильтрате после слабоосновного анионитового фильтра (поз. 4) - рН, щелочность, содержание анионов Сl- и SО42-, кремний SiO2, свободная углекислота СО2, общее солесодержание.
6.В фильтрате после сильноосновного анионитового фильтра (поз. 5) - рН, щелочность, содержание анионов Сl- и SО42-, кремний SiO2, свободная углекислота СО2, общее солесодержание, индекс стабильности.
7.В фильтрате после [К]Н фильтра второй ступени (поз. 6) - рН, жесткость общая, содержание катионов Са2+ и Mg2+, общее солесодержание.
8.В воде после ее декарбонизации - рН, щелочность, общее
солесодержание, свободная углекислота СО2. Декарбонизация проводится на аэрационной установке.
Результаты контроля качества воды после каждого этапа записывают в табл. 4.
Таблица 4.
Результаты исследований
|
|
|
Качественные показатели воды |
|
|
|
Эффект |
||||
|
Жесткость |
Са2+, |
Mg2+, |
Щелочност |
|
|
S042-, |
CI-, |
|
||
Наименование |
|
SiО2, |
СО2, |
обессоли- |
|||||||
общая, |
ь общая, |
рН |
|||||||||
|
мг/л |
мг/л |
мг/л |
мг/л |
мг/л |
мг/л |
вания, % |
||||
|
мг-экв/л |
мг-экв/л |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода исходная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вода после ….. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
............... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В заключение работы делается вывод о работе каждой ступени ионитовых фильтров и дается анализ эффективности обессоливания или опреснения, согласно выбранной технологии.
23
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приложение 1. |
|
|
|
|
Характеристика катионитов (производство Россия) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Удельный |
Обменная |
|
|
|
|
|
Марка |
Активная |
Внешний вид, |
Насыпная |
объем |
емкость, мг-экв/г |
Тип |
|
|
|
||
масса, |
набухшего |
ПОЕ по |
СОЕ по |
Основное сырье |
|
||||||
катионита |
группа |
размер частиц, мм |
катионита |
|
|||||||
кг/м3 |
ионита, |
0,1н. |
0,1н. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
дм3/кг |
NaOH |
CaCl2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Сульфокислотные катиониты |
|
|
|
|
|
||
КУ-1 |
-SO3H, -OH |
Черные |
зерна |
740 |
2,75-3 |
4,5-5,1 |
1,8-2,25 |
Конденса- |
n-фенолсульфокислота, |
|
|
|
|
неправильной |
|
|
|
|
ционный |
формальдегид |
|
||
|
|
формы, 0,3-2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КУ-5 |
-SO3H |
Черные |
гранулы |
550-600 |
5-7 |
3,0 |
2,5 |
Конденса- |
нафталинсульфокислоты, |
|
|
|
|
неправильной |
|
|
|
|
ционный |
формальдегид |
|
||
|
|
формы, 0,3-2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КУ-2 |
-SO3Н |
Прозрачные |
800 |
2,5 |
4,9-5,1 |
4,3-4,9 |
Полимери- |
Стирол, дивинилбензол |
|
||
|
|
желтоватые |
|
|
|
|
зационный |
|
|
|
|
|
|
шарики, 0,25-1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сульфо- |
-SO3Н, |
Черные |
гранулы |
650-700 |
2,3-2,6 |
2,5-3,0 |
0,8-1,0 |
Полимери- |
Каменный и бурый угли |
|
|
уголь |
-СООН, -ОН |
неправильной |
|
|
|
|
зационный |
|
|
|
|
|
|
формы, 0,25-1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СБС |
-SO3Н |
Черные |
гранулы |
750 |
2,0-2,5 |
3,0 |
2,3 |
Полимери- |
Стирол, бутадиен |
|
|
|
|
неправильной |
|
|
|
|
зационный |
|
|
|
|
|
|
формы, 0,3-1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СДВ |
-SO3Н |
Светло- |
|
600 |
3,2 |
4.2 |
4.0 |
Полимери- |
Стирол, дивинилбензол |
|
|
|
|
коричневые зерна, |
|
|
|
|
зационный |
|
|
|
|
|
|
0,35-1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КУ-8 |
-SO3Н, -ОН |
Черные зерна, |
650 |
5,0 |
6,0 |
4,0 |
Конденса- |
Фенол, |
сульфокислоты |
|
|
|
|
0,3-1,5 |
|
|
|
|
|
ционный |
алифатических |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
альдегидов, формальдегид |
|
|
КУ-21 |
-SO3Н |
Черные зерна, |
550 |
4,0 |
5,5 |
4,5 |
Конденса- |
нафталинсульфокислоты, |
|
||
|
|
0,3-1,5 |
|
|
|
|
|
ционный |
формальдегид |
|
|
СНФ |
-SO3Н, -ОН |
Черные зерна, |
650 |
4,0 |
5,2 |
2,8 |
Конденса- |
Фенольные новолаки |
|
||
|
|
0,3-1,5 |
|
|
|
|
|
ционный |
|
|
|
24
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение приложения 1. |
|||
|
|
|
|
Удельный |
Обменная |
|
|
|
||
Марка |
Активная |
Внешний вид, |
Насыпная |
объем |
емкость, мг-экв/г |
Тип |
|
|
||
масса, |
набухшего |
ПОЕ по |
СОЕ по |
Основное сырье |
||||||
катионита |
группа |
размер частиц, мм |
катионита |
|||||||
кг/м3 |
ионита, |
0,1н. |
0,1н. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
дм3/кг |
NaOH |
CaCl2 |
|
|
|
|
|
|
|
Фосфорнокислотные катиониты |
|
|
|
|
|||
КФ-1 |
-РO3H2 |
|
700 |
2,7 |
5,0 |
0,5 |
Полимери- |
Стирол, дивинилбензол |
||
|
|
|
|
|
|
|
зационный |
|
|
|
КФ-2 |
- РO3H2, |
|
700 |
2,7 |
7,0 |
1,0 |
Полимери- |
Стирол, дивинилбензол |
||
|
-СН2РО3Н2 |
|
|
|
|
|
зационный |
|
|
|
|
|
|
Карбоксильные катиониты |
|
|
|
|
|||
КБ-4 |
-СООН |
Белые прозрачные |
|
2,0 |
9-10 |
0,1 |
Полимери- |
Метакриловая кислота, |
||
|
|
шарики, 0,3-0,8 |
|
|
|
|
зационный |
дивинилбензол |
||
КФУ |
-СООН, -ОН |
Белые гранулы, |
600 |
3,0 |
6-7 |
- |
Конденса- |
Фенол, |
формальдегид, |
|
|
|
0,2-0,8 |
|
|
|
|
ционный |
уксусная кислота |
||
КМ |
-СООН |
Белые зерна, |
350 |
- |
7,5 |
0 |
Полимери- |
Метакриловая кислота |
||
|
|
0,25-1,5 |
|
|
|
|
зационный |
|
|
|
Примечание: КУ – катионит универсальный для сильнокислотных катионитов сернокислого типа, КФ – для фосфорнокислых катионитов, КБ – катионит буферный для слабокислотных катионитов и т.д.
Характеристика катионитов (иностранные марки)
|
|
|
Емкость, |
Максимально |
Допустимая |
|
Основа |
Активные группы |
Марка |
допустимая |
температура, |
||
мг-экв/г |
||||||
|
|
|
величина рН |
0С |
||
|
|
|
|
|||
Фенольная |
-SO3Н |
Дуолит С3, Леватит PN и KSN, Вофатит F, P, D |
0,6-1,1 |
9-11 |
50-100 |
|
смола |
-СООН слабокислотные |
Дуолит CS100, Леватит CNO, Вофатит CN |
1,2 |
9 |
40 |
|
|
-SO3Н, -СООН |
Леватит CNS |
|
8,5 |
30-40 |
|
Стирольная |
-SO3Н |
Амберлит IR112, Дуолит С25, Ионэк С240, Леватит |
1,9-2,2 |
14 |
120 |
|
смола |
|
S100, Пермутит Q и RS, Вофатит KRS200 |
|
|
|
Примечание: марки иностранных ионитов подразделяются по названиям фирм производителей. Пример Германские иониты – Леватиты (з-д производитель «Леверкузен») или Вофатиты (з-д производитель «Вольфенфабрик»); в США – Пермутиты (з-д производитель «Пермутит») и т.д.
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Характеристика анионитов (производство Россия) |
Приложение 2. |
|||||||
|
|
|
|
|
Удельный |
Обменная |
|
|
|
||
Марка |
Активная |
Внешний вид, |
Насыпная |
объем |
емкость, мг-экв/г |
Тип |
|
|
|||
масса, |
набухшего |
ПОЕ по |
СОЕ по |
Основное сырье |
|||||||
анионита |
группа |
размер частиц, мм |
анионита |
||||||||
кг/м3 |
ионита, |
0,1н. |
0,1н. |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
дм3/кг |
НСl |
NaCl |
|
|
|
|
|
|
|
|
Слабоосновные аниониты |
|
|
|
|
|||
АН-1 |
=N, ≡N |
Белые зерна, |
800-1000 |
2,2-2,8 |
2,4 |
- |
Конденса- |
Меламин, формальдегид |
|||
|
|
0,3-2,0 |
|
|
|
|
|
ционный |
|
|
|
АН-4К |
=N, ≡N |
Коричневые |
350 |
4,0 |
6,5 |
- |
Полимери- |
Поливинилхлорид, |
|||
|
|
зерна, 0,3-1,5 |
|
|
|
|
зационный |
аммиак |
|
||
АН-10 |
-NH2 |
Коричневые |
600 |
4,0 |
14 |
- |
Полимери- |
Аллиламины |
|||
|
|
зерна, 0,3-1,5 |
|
|
|
|
зационный |
|
|
||
|
|
|
|
Сильноосновные аниониты |
|
|
|
|
|||
АВ-17 |
-N+(CH3)3 |
Прозрачножелтые |
740 |
- |
4,3 |
3,5-4,0 |
Полимери- |
Стирол, дивинилбензол |
|||
|
|
зерна, 0,4-1,2 |
|
|
|
|
зационный |
|
|
||
АВ-16 |
=N, ≡N |
Темнокоричневые |
690 |
4,5 |
9,8-10,5 |
1,8-2,0 |
Конденса- |
Пиридин, |
полиамины, |
||
|
пиридиниевые |
зерна, 0,4-2,0 |
|
|
|
|
ционный |
эпихлоргидрин |
|||
АВ-19 |
-N+(CH3)3 |
Светло |
желтые |
700 |
3,0 |
3,0 |
1,5 |
Полимери- |
Стирол, |
дивинилбензол, |
|
|
|
зерна, 0,3-1,0 |
|
|
|
|
зационный |
пиридин |
|
||
Примечание: АВ – анионит высокоосновный для сильноосновных анионитов, АН – анионит низкоосновный для слабоосновных анионитов и т.д.
Характеристика анионитов (иностранные марки)
Основа |
Активные группы |
Марка |
Емкость, |
Допустимая |
|
мг-экв/г |
температура, 0С |
||||
|
|
|
|||
Стирольная |
-NR3+ сильноосновные |
Амберлит IRA400, Дауэкс 1 |
1,0-1,2 |
65 |
|
смола |
-N+(CH3)3 сильноосновные |
Дуолит А-42, Пермутит ESB и SI |
1,0-1,2 |
65 |
|
|
-NH2, =N слабоосновные |
Амберлит IR45, Дауэкс3, Дуолит А-30, А-70 |
1,4-1,8 |
100 |
|
Фенольная |
-NН2, =NН слабоосновные и |
Амберлит IR4B, Дуолит А-6, А-7, Ионэк А300, Леватит |
2-2,5 |
30-60 |
|
смола |
среднеосновные |
MIH, Пермутит E, Вофатит N и MD |
|
|
Примечание: марки иностранных ионитов подразделяются по названиям фирм производителей. Пример Германские иониты – Леватиты (з-д производитель «Леверкузен») или Вофатиты (з-д производитель «Вольфенфабрик»); в США – Пермутиты (з-д производитель «Пермутит») и т.д.
26
ЛИТЕРАТУРА
1. Санитарные правила и нормы 2.1.3685-21 "Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания". – Постановление от 28.01.2021 г. N 2. – 949 с.
2.Свод правил 31.13330.2021. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84*. – Введ. 2020-01-
28.- М.: Изд-во стандартов, 2021. - 155 с.
3.Клячко, В.А. Очистка природных вод / В.А. Клячко, И.Э. Апельцин – М.: Стройиздат, 1971. – 579 с.
4.Соколова, Н.В. Исследовательские работы студентов по кондиционированию воды: Методические указания / Н.В. Соколова, В.Г. Водин, Е.А. Горбачев. – Горький, ГИСИ им. В.П. Чкалова, 1984. – 52 с.
27
Алексей Львович Васильев Екатерина Владимировна Воробьева Светлана Вячеславовна Кулемина
ВОДОПОДГОТОВКА ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Учебно-методическое пособие
по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине «Водоснабжение промышленных предприятий»
направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65. http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru