Устройство восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра
Полезная модель относится к устройствам восстановления отработанных регенерационных растворов после регенерации анионитных фильтров, исчерпавших свою емкость при обессоливании подземных и очистке сточных вод, и может быть использована в теплоэнергетике, химической промышленности, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Устройство содержит анионитный фильтр 7, соединенный с диафрагменным электролизером 1, диафрагма 2 которого разделяет его рабочий объем на анодную 4 и катодную 6 зоны, причем последняя соединена с анионитным фильтром 7. Новым, согласно полезной модели, является соединение анионитного фильтра 7 с анодной зоной 4 электролизера 1, а к его катодной зоне 6 подведен водопровод 13. Диафрагма 2 электролизера 1 выполнена из водоотталкивающей ткани. В качестве диафрагмы 2 электролизера 1 установлена мембрана, например, сульфокатионитная. Предлагаемое устройство позволяет эффективнее и дешевле восстанавливать отработанный раствор после регенерации анионитного фильтра, исчерпавшего свою емкость при обессоливании подземных и очистке сточных вод. Этот восстановленный раствор можно использовать многократно и в замкнутом цикле. 2 з.п. ф-лы., 1 ил.
Полезная модель относится к устройствам восстановления отработанных регенерационных растворов после регенерации анионитных фильтров, исчерпавших свою емкость при обессоливании подземных и очистке сточных вод, и может быть использована в теплоэнергетике, химической промышленности, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Ионообменная технология обессоливания подземных, поверхностных и сточных вод - одна из известных технологий и единственная, позволяющая полностью обессолить воду. Отличительной чертой ионообменных процессов является наличие стадии регенерации ионитных фильтров, при проведении которой появляется потребность в регенерирующем реагенте.
Во всех случаях ионообменная технология дает вторичные загрязнения, которые обусловлены отработанными регенерационными растворами, и не является экологичной.
При регенерации ионитных фильтров образуется в 3-5 раз больше солей, чем их извлекают из очищаемой воды, т.к. на 1 г-экв. извлекаемых ионов необходимо 3-5 г-экв. реагентов. Даже в идеальном случае при регенерации ионитов расходуется не менее 2 г-экв. реагентов, поскольку регенерируются катионит и анионит. В качестве одного из вариантов, направленного на сокращение сброса в водоемы вторичных загрязнений, которые образуются при регененерации ионитных фильтров, можно использовать электрохимическое восстановление отработанных регенерационных растворов.
Известно устройство для реализации способа глубокого обессоливания воды, содержащее катионитный и анионитный фильтры первой и второй ступени, декарбонизатор, в котором для регенерации катионита используется 1,5% раствор кислоты, а для регенерации анионита - 3% раствор щелочи (SU №812726, МПК С02В 1/40, 1979).
Недостатком этого устройства является большой расход реагентов для регенерации фильтров, большой объем агрессивных стоков, образующихся при регенерации фильтров, и дороговизна процесса регенерации.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является принципиальная схема устройства осуществления способа очистки промывных вод от солей металлов (SU №2133708, C1, MHK6 C02F 1/42, B01J 49/00, 1997). Схема содержит катионитный и анионитный фильтры, причем последний соединен с катодной зоной диафрагменного электролизера, в котором диафрагма изготовлена из термически обработанной ткани «хлорин». Диафрагма разделяет рабочий объем электролизера на анодную и катодную зоны. Катод электролизера выполнен из стали, а анод - из свинца.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является эффективное и дешевое восстановление отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра и его использование для последующих регенераций анионитного фильтра
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра, содержащее анионитный фильтр, соединенный с диафрагменным
электролизером, диафрагма которого разделяет его рабочий объем на анодную и катодную зоны, причем последняя соединена с анионитным фильтром, новым, согласно предложенной полезной модели, является соединение анионитного фильтра с анодной зоной электролизера, а к его катодной зоне подведен водопровод. Диафрагма электролизера выполнена из водоотталкивающей ткани. В качестве диафрагмы электролизера может быть установлена мембрана, например, сульфокатионитная.
На чертеже изображена принципиальная схема устройства восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра.
Устройство содержит диафрагменный электролизер 1, диафрагма 2 которого выполнена из водоотталкивающей ткани. Она разделяет рабочий объем электролизера 1 с анодом 3 из графита на анодную зону 4, а с катодом из нержавеющей стали 5 на катодную зону 6. Анодная зона 4 электролизера 1 соединена трубопроводом 8 с анионитным фильтром 7. К анодной зоне 4 электролизера 1 присоединен сливной патрубок 9. К катодной зоне 6 электролизера 1 подведен водопровод 10. Кроме того, катодная зона 6 соединена трубопроводом 11, с промежуточной емкостью 12 и трубопроводом 13 с анионитным фильтром 7. Диафрагма 2 в электролизере 1 выполнена подвижной, она может изменять его анодную 4 и катодную 6 зоны в соотношении 1 - 1÷6. В качестве диафрагмы 2 может быть установлена мембрана, например, сульфокатионитная.
Устройство восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра работает следующим образом.
Подземные или сточные воды, подлежащие, соответственно, обессоливанию или очистке, пропускают через катионитный фильтр (не показан), который улавливает из очищаемой воды ионы металлов (Са, Mg, Fe, Сn, Zn, Mn и др.), и анионитный фильтр 7, который снижает содержание анионов (SO4, Сl, NО 3). После истощения катионитного и анионитного 7
фильтров их регенерируют. Для регенерации анионитного фильтра 7 используют регенерационный раствор щелочи из промежуточной емкости 12. Его пропускают противотоком через анионитный фильтр 7.
Отработанный регенерационный раствор щелочи из анионитного фильтра 7 по трубопроводу 8 подают в анодную зону 4 электролизера 1, а в катодную зону 6 по водопроводу 10 подают очищенную воду. Затем на анод 3 и катод 5 подают постоянный ток напряжением 3-5 В и плотностью 2000-2500 А/м2. При электролизе в анодной зоне 4 электролизера 1 образуется кислый раствор (рН=1,1-1,6) (анолит), а в катодной зоне 6 - щелочной раствор (рН=13,5-14,0) (католит). Восстановление отработанного регенерационного раствора по такой схеме позволяет получать чистый раствор щелочи в катодной зоне 6, который эффективнее регенерирует анионитный фильтр 7. Значение рН регенерационного раствора зависит от режима электролиза (времени электролиза, площади электродов, межэлектродного расстояния) и концентрации отработанного регенерационного раствора. Диафрагма 2, выполненная из водоотталкивающей ткани, не позволяет кислому раствору (аналиту), находящемуся в анодной зоне 4, и щелочному раствору (католиту), находящемуся в катодной зоне 6, смешиваться между собою. Соотношение объемов анодной 4 и катодной 6 зон устанавливается в зависимости от того, какой объем анолита или католита необходимо получить из отработанного регенерационного раствора. Подвижная диафрагма 2 позволяет изменять рабочие объемы анодной 4 и катодной 6 зоны электролизера 1 в процессе эксплуатации. Католит из катодной зоны 6 электролизера 1 по трубопроводу 11 сливают в емкость 12, затем, при необходимости регенерации анионитного фильтра 7 подают в последний. Высокое качество восстановленного при электролизе раствора (катионита) повышает эффективность регенерации анионитного фильтра 7 и снижает затраты на его регенерацию. Этот восстановленный раствор можно использовать многократно и в замкнутом цикле.
Анолит, образовавшийся в анодной зоне 4 электролизера 1, удаляют по сливному патрубку 9. В дальнейшем этот анолит может быть использован, например, для предварительной регенерации катионитного фильтра. В качестве диафрагмы 2 можно использовать, например, сульфокатионитную мембрану. Мембрана позволит дополнительно повысить качество восстановляемого регенерационного раствора.
Применение предлагаемого устройства позволяет эффективнее и дешевле восстанавливать отработанный раствор после регенерации анионитного фильтра, исчерпавшего свою емкость при обессоливании подземных и очистке сточных вод. Этот восстановленный раствор можно использовать многократно и в замкнутом цикле.
1. Устройство восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра, содержащее анионитный фильтр, соединенный с диафрагменным электролизером, диафрагма которого разделяет его рабочий объем на анодную и катодную зоны, причем последняя соединена с анионитным фильтром, отличающееся тем, что анионитный фильтр соединен с анодной зоной электролизера, а к его катодной зоне подведен водопровод.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что диафрагма электролизера выполнена из водоотталкивающей ткани.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве диафрагмы электролизера установлена мембрана, например сульфокатионитная.
