Ассортиментный перечень ионообменных смол и воды

Катионит, анионит и сульфоуголь имеют уникальные свойства - улавливают из растворов ионы различных солей, накапливая их в себе, при этом раствору они передают, имеющиеся в их распоряжении другие ионы. После накопления ионов нежелательных элементов в своем составе анионит АВ-17-8, сульфоуголь гост 5696 74 или катионит КУ-2-8 в процессе регенерации ионообменной смолы избавляются от ионов нежелательных на ионы благородные. Катионит КУ-2-8, Анионит АВ-17-8, Сульфоуголь благодаря этим свойствам получили название иониты. Все иониты делятся на 2 категории: катионит и анионит. Катионообменная и анионообменная смолы ионообменные.

Катионит КУ 2 8 (смола ионообменная ку 2 8). Катиониты делятся на минеральные и органические, которые, а свою очередь, делят на естественого и искусственного происхождения. Минеральные катиониты (пример: сульфоуголь гост 5696 74) естественного происхождения характеризуются не самой большой обменной способностью и химической стойкостью. Поэтому были изобретены искусственные катиониты (смола ионообменная ку 2 8). Минеральные катиониты искусственного происхождения приготовляют смешением раствора сульфата алюминия с растворами соды и жидкого стекла. В водоподготовке широко применяют органические катиониты искусственного происхождения. Они содержат функциональные химически активные группы, водорода которые способны замещаться другими катионами: четвертичные амины NH3OH, сульфогруппу HSO3, одновалентную фенольную группу ОН, фосфорную группу НРО3, карбоксильную группу СООН. Группа HSO3 обладает сильнокислотными, а группы СООН и ОН слабокнслотными свойствами. В зависимости от содержащейся функциональной группы катиониты делят на сильнокислотные (катионит ку 2 8, катионит ку 2 8чс) и слабокислотные. Сильнокислотные катиониты обменивают катионы в щелочной, нейтральной и кислой средах, слабокислотные - только в щелочной среде. Катионит КУ 2 8 и катионит КУ 2 8 чС имеют сульфогруппу HSO3, кислотные свойства которой близки к свойствам серной кислоты. В настоящее время они представлены сульфополистирольными смолами, получаемыми следующим образом:

• сополимеризация эмульсии стирола и дивинилбензола, что позволяет формировать идеальные микросферы при затвердевании конечного продукта;

• сульфирование полученных зерен смолы.

Физические и химические свойства катионита КУ 2 8 и катионита КУ 2 8 чС, полученных таким способом, меняются в зависимости от процентного отношения дивинил-бензол-стирол, называемого степенью сшивания или сетчатости. Величина этого показателя для катионита КУ 2 8 и катионита КУ 2 8 чС составляет 8%.

Аниониты делятся на две группы: сильноосновные и слабоосновные. Различие основано на поведении к кислотам. Слабоосновные аниониты способны фиксировать лишь очень слабые кислоты, например борную, угольную, тогда как сильноосновные смолы, например анионит ав 17 8 и АНИОНИТ АВ-17-8чС фиксируют любые кислоты. Аниониты ав 17 8 и аниониты ав 17 8 чС могут реагировать с солями сильных оснований по правилу:

R-OH+NaCl<->R-Cl+NaOH.

Слабоосновные аниониты в подвержены гидролизу, в ходе которого вода вытесняет из анионитов фиксированные на ней анионные группы: R-Cl+H2O<->R-OH+HCl.

Преимуществом сильноосновного анионита ав 17 8 и анионита ав 17 8 чС является то, что они практически не гидролизуются и с ними легче осуществлять регенерацию ионообменной смолы.

Сильноосновные аниониты относятся к четвертичным аминам. Внутренний каркас этих ионообменных смол образован полистиролом, имеющим гелеобразную структуру.

Среди полистирольных смол различают две группы:

• сильноосновные смолы, содержат ионогенную группу триметиламмония (высокое сродство к двуокиси кремния и углекислому газу, небольшая емкость и невысокая эффективность регенерации;

• слабоосновные смолы, содержат группы диметилэтаноламмония (несколько меньшая основность, меньшее сродство к кремнезему и углекислому газу, меньшая химическая устойчивость, но более высокая емкость и эффективность регенерации).

Некоторые сорта каменных углей, мягкие и твердые бурые угли, обладают свойствами слабокислотных ионитов даже без предварительной обработки. В них в качестве фиксированных ионов в основном действуют карбоксильные группы гуминовых составляющих. Эти угли сильно набухают, чрезвычайно чувствительны по отношению к щелочам (щелочные соли гуминовых кислот растворимы в воде) и легко пептизируются. Они применяются поэтому только после «стабилизации» солями меди, хрома и алюминия.

Большей прочностью обладают гелеобразные бурые жирные каменные угли и блестящие бурые угли, предварительно обработанные едким натром и соляной кислотой. Их обменная способность также определяется карбоксильными группами. Большинство бурых углей, каменных углей и антрацитов превращается в катионы сульфированием их дымящейся серной кислотой. Благодаря этой обработке в уголь вводятся группы, которые выполняют роль фиксированных ионов: сульфогруппы, а также (в результате окисления) карбоксильные группы. Сульфирование углей, как и при естественном процессе углеобразования, способствует протеканию реакций поликонденсации и превращает уголь в гель - сульфоуголь ГОСТ 5696 74. Химическая и механическая стойкость сульфоуголя благодаря этому повышается. Таким образом, сульфоуголь ГОСТ 5696 74 этого типа приближаются к катионитам на основе синтетических смол: как и последние, они обладают фиксированными ионами и имеют структуру геля. По сравнению с синтетическими ионообменными смолами сульфированные угли имеют, менее определенный и менее однородный состав, худшие механические свойства и меньшую химическую стойкость, особенно по отношению к щелочам.

Основной потребитель ионообменных смол - любое промышленное предприятие, имеющее водооборот в своем производственном цикле и имеющие целью производство качественного конечного продукта. Очищенная и подготовленная с помощью катионита КУ 2 8 и анионита АВ 17 8 вода - важный залог успеха промышленного предприятия. В пищевой промышленности подготовленная вода критически необходима для производства качественных алкогольных и безалкогольных напитков. В электронной промышленности производство 18.2-мегоомной воды необходимо для производства микросхем и гальванопроизводства. В фармацевтике подготовленная вода для биосинтеза, стерилизации и приготовления инъекционных растворов. На химических предприятиях водоподготовка необходима для приготовления и обработки процессной воды и очистки сточных вод. Производство качественных косметических продуктов: мазей, лосьенов и кремов без водоочистки невозможно. В энергетическом комплексе водоподготовка является ведущим и первоочередным процессом и нашло применение для деменерализации воды для котлов различного давления, рецикла конденсата. Потребителями катионитов и анионитов являются также производители бутилированной питьевой воды, льда, молочных продуктов, соков, продуктов питания. Производство качественого текстиля, печатной продукции также невозможно без качественно подготовленной воды.

Эксплуатация любого ионитного фильтра сводится к выполнению следующих операций, составляющих полный рабочий цикл фильтра: взрыхления, регенерация ионообменной смолы, отмывки и ионирования. При ионировании слой ионита удерживает частицы примесей, не выделенных из воды при ее предочистке. Вследствие этого возрастает перепад давления на слое, приводящий к истиранию ионита с увеличением мелкой фракции, которая в еще большей степени увеличивает сопротивление слоя. Поэтому перед регенерацией ионообменной смолы проводят операцию взрыхления слоя в восходящем потоке воды. При взрыхлении слой расширяется, мелкие частицы отмываются и с потоком воды выносятся из фильтра. Обычно взрыхление производят отмывочной водой от предыдущей регенерации в течение 20 мин в условиях, обеспечивающих расширение смол на 30—40%. Интенсивность взрыхляющей промывки зависит от крупности и удельной плотности зерен ионита и составляет обычно для катионитных фильтров 2,5—3,0, а для ионитных 1,5—2,0 кг/(с-м2), считая на свободное сечение фильтра.

Регенерация ионообменной смолы каждого фильтра производится соответствующим раствором реагента определенной концентрации. Раствор реагентов приготавливают в специальных баках и подают насосами или дозируют и подают при помощи эжекторов. Скорость подачи раствора в фильтр при регенерация ионообменной смолы зависит от технологического предназначения фильтра. Так, при регенерация ионообменной смолы Na-катионитного фильтра скорость подачи регенерационного раствора составляет 4—6 м/ч, при регенерации Н-катионитных фильтров раствор H2SO4 подается со скоростью не менее 10 м/ч во избежание «загипсовывания» катионита, при регенерация ионообменной смолы анионитных фильтров скорость подачи раствора 5—6 м/ч. Для экономии реагентов водоподготовки обычно часть регенерационного раствора (последние порции) отводят в бак и используют для последующей регенерации. В схемах полного обессоливания регенерационный раствор NaOH пропускают сначала через высокоосновный, а затем через низкоосновный аниониты, что позволяет значительно экономить реагент. Растворы реагентов приготавливают обычно на собственном фильтрате для каждой группы фильтров, объединяемых одним технологическим процессом. В зависимости от расхода реагента и его концентрации в растворе продолжительность его подачи составляет 15—30 мин. После прекращения подачи регенерационного раствора производят отмывку ионита от продуктов регенерации и остатков непрореагировавшего раствора. Отмывка проводится с тем же направлением потока, что и при фильтровании, при скорости для катионитных фильтров, равной 5—8 м/ч, а для анионитных 10—12 м/ч. После окончания отмывки ионитные фильтры могут сразу включаться в работу или ставиться в резерв. При работе фильтров в схемах обессоливания скорости потоков воды в зависимости от технологического назначения составляют: на Н-катионитных фильтрах I ступени—до 25 м/ч, II ступени — до 50 м/ч; на анионитных фильтрах I ступени — до 20 м/ч, II ступени—до 25—30 м/ч. Окончание процесса фильтрования воды характеризуется ухудшением качества фильтрата. Отключение Н-катионитных фильтров I ступени производится, когда кислотность фильтрата снижается не более чем на 0,2—0,3 мг-экв/кг по сравнению с кислотностью в течение первых 2—3 ч работы фильтра. Н-катионитные фильтры II ступени отключаются по количеству пропускаемой воды или при кислотности фильтрата на 0,07—0,1 мг-экв/кг меньшей, чем нормальная кислотность фильтрата I ступени. Анионитные фильтры I ступени отключаются при снижении щелочности фильтрата до 0,02 мг-экв/кг, а II ступени — при проскоке кремниевой кислоты до заданного значения.