1.1.2 Конструкции фильтров
В реальных условиях работы механических фильтров, диаметр зерен фильтрующей загрузки которых составляет примерно 0,5 мм и более (крупнозернистые загрузки), высота фильтрующего слоя близка к минимальной высоте фильтрующего слоя, хотя высота слоя в фильтрах составляет иногда около 2 м. Эти фильтры получили название насыпных фильтров.
При уменьшении диаметра поровых каналов (диаметра зерен фильтрующей загрузки) можно создать условия чисто поверхностного фильтрования. В этом случае не требуется высоких слоев фильтрующего материала. Тонкослойные фильтры с мелкозернистым фильтрующим слоем (dср ~ 0,05 мм) называют намывными фильтрами. Поскольку реальные взвеси имеют определенный спектр дисперсности, нижняя граница которого всегда меньше среднего диаметра поровых каналов загрузки намывных фильтров, рассмотренный выше механизм имеет место и при работе намывных фильтров. Разница между намывными и насыпными фильтрами заключается в том, что при работе последних задерживаемая взвесь скапливается выше верхней границы загрузки только к концу работы фильтра, а при работе первых – с самого начала, т.е. насыпные фильтры, работают в основном режиме объемного фильтрования, постепенного переходящего в поверхностное, а намывные работают, главным образом, в режиме поверхностного фильтрования, сопровождающегося объемным.
Намывные механические фильтры получили свое название от процесса загрузки в них фильтрующего материала, который перед началом фильтрования подается на намывной фильтр в виде концентрированной суспензии. Твердые частицы этой суспензии отделяются от ее жидкой фазы на специальной фильтровальной перегородке. Накапливаясь на последней, частицы суспензии создают слой определенной высоты, зависящий от концентрации и времени прокачки исходной суспензии. Процесс этот принято называть намывом. По окончании намыва в фильтр подают очищаемую воду. Задержание взвешенных в этой воде частиц происходит уже не на фильтровальной перегородке, а на ранее намытом фильтрующем слое.
Резкое количественное изменение геометрических характеристик фильтрующих слоев в намывных механических фильтрах неизбежно влечет за собой качественное изменение процесса задержания взвешенных в очищаемой воде частиц.
Обычно максимальный размер частиц, взвешенных в контурных водах АЭС, для очистки которых чаще всего используют намывные фильтры, не превышает (1,5 – 2).10-6 м. Поэтому при работе намывных фильтров наряду с образованием конгломератов из задерживаемых на поверхности поровых каналов частиц улавливаемой взвеси возможно также и образование <<сводиков>> из крупных частиц взвести (dr > 0,1 dэ) непосредственно на входе в поровые каналы слоя. Кроме того, из-за малой скорости фильтрования, применяемой в намывных механических фильтрах, рост конгломератов может происходить вплоть до полной закупорки порового канала слоя. Следовательно, начавшийся на высоте 3,2×10-3 мм рост конгломератов приведет к полной закупорке поровых каналов практически уже в лобовом слое. Из изложенного вытекает основная особенность задержания взвесей мелкодисперсным слоем: процесс протекает, главным образом, по механизму поверхностного фильтрования.
Задерживаемые мелкозернистым фильтрующим слоем частицы образуют на его поверхности собственный фильтрующий слой, называемый вторичным фильтрующим слоем, который сразу же становится основным источником гидравлического сопротивления. Темп рост сопротивления возрастает с ростом скорости фильтрования и концентрации взвешенных частиц в очищаемой воде. Поэтому при больших концентрациях частиц, характерных, например, для осветленной после коагуляции или известкования воды, применение намывных фильтров нецелесообразно из-за слишком быстрого роста перепада давления, cводящего к минимуму период работы фильтра. Небольшие периоды работы фильтра неэкономичны не только потому, что требуют для непрерывной очистки потока воды большого количества резервных площадей фильтрования, подключаемых к работе в момент смыва и намыва материала на основные фильтры, но также и из-за увеличенного при этом расхода фильтрующего материала, который на намывных фильтрах вследствие трудности отделения его от уловленных частиц взвеси используется однократно. Поэтому-то намывные фильтры и применяются только для очистки конденсатов и контурных вод, где концентрация твердых продуктов коррозии железа не превышает в период нормальной работы 100 – 50 мкг/кг.
1.1.3 Ионообменные материалы
Ионообменные материалы, нашедшие в настоящее время широкое применение в технологии водоприготовления для нужд АЭС, представляют собой синтетические высокомолекулярные соединения кислого или основного характера. Материалы эти получают либо путем поликонденсации исходных мономеров, либо путем их сополимеризации.
1.2 Патентные исследования
Задачи патентных исследований: исследование тенденций развития химической водоочистки ионообменным способом на Атомной Электростанции с целью обоснования технико-экономических показателей и уменьшения объема отработанной смолы.
RU (11) 2239605 (13) С1
(51) 7 С 02 F 1/42 // С 02 F 103:04
(21) 2003129557 // 15 (22) 07.10.2003
(24) 07.10.2003
(72) Зройчиков Н.А. (RU), Храмчихин А.М. (RU), Чернов Е.Ф. (RU), Никитин И.В. (RU)
(73) Общество с ограниченной ответственностью фирма «Партнер С.П.» (RU)
Адрес для переписки: 115569, Москва, ул. Домодедовская, 6, корп. 2, кв. 84, И.В. Никитину
(54) Способ очистки воды от анионов сильных кислот
(57) Способ очистки воды от анионов сильных кислот (соляной, серной, азотной) на пористом анионите смешанной основности, отличающийся тем, что используют анионит, получающийся последовательными реакциями хлорметилирования и аминирования макропористого сополимера стирола и дивинилбензола, в котором содержание групп низкой и высокой основности соответствует соотношению 9–17:1, а значение рН обрабатываемой воды не должно превышать 5,0.
RU (11) 2241542 (13) С1
(51) 7 В 01 J 49/00, С 02 F 1/42 //C 02 F 103:04
(21) 2003127008/15 (22) 05.09.2003
(24) 05.09.2003
(72) Пантелеев А.А. (RU), Углов С.А. (RU), Громов С.Л. (RU), Федосеева Е.Б. (RU)
(73) ЗАО «Научно-производственная компания «Медиана-Фильтр» (RU)
Адрес для переписки: 193318, Санкт-Петербург, ул. Подвойского, 14, корп. 1, кв. 741, пат. пов. В.А. Кузнецову
(54) Способ регенерации ионитов
(54) 1. Способ регенерации ионитов в фильтрационных процессах типа «UPCORE», включающий в себя стадию зажатия слоя ионита потоком жидкой среды, направленным снизу вверх, стадии регенерации, гравитационного осаждения и отмывки ионитов от остатков регенерирующего раствора, отличающийся тем, что перед стадией зажатия через фильтр в направлении сверху вниз пропускают обрабатываемую жидкость с линейной скоростью, превышающей среднее эксплутационное значение на 5–250%.
RU (11) 2220907 (13) C2
(51) 7 C 01 D 7/18, G 05 D 21/00
(21) 2001118473/15 (22) 04.07/2001
(24) 04.07.2001
(72) Молчанов В.И., Олесюк В.И., Кухтенков К.М., Баранов А.А., Титов В.М., Воронин А.В., Гареев А.Т., Карпов В.Г.
(73) Государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химии, Открытое акционерное общество «?»
Адрес для переписки: 61002, г. Харьков-2, ул. Мироносицкая НИОХИМ, зам. директора В.Ф. Аннопольскому
(54) Устройство для автоматического контроля и распределения потоков известкового молока из общего коллектора по параллельно работающим аппаратам
(57) Устройство для автоматического контроля и распределения потоков известкового молока из общего коллектора по параллельно работающим аппаратам, содержащее датчики расхода известкового молока, связанные с регуляторами расхода известкового молока регулятор значений рН в жидкости из смесителя, отличающееся тем, что к выходу датчика общего расхода известкового молока формирующие цепочки подключены регуляторы расхода известкового молока и регулирующие органы по основному и дополнительному потокам, формирующая цепочка для основного потока состоит из блока слежения-запоминания и блока суммирования, формирующая цепочка для дополнительного потока состоит из блока слежения-запоминания, блока суммирования и блока запоминания, выход которого подключен C 02 F 1/64, 1/42 // (C 02 F 1/42, 101:20), 103:36
(21) 2002100366/15 (22) 08.06.2000
(24) 08.06.2000
(31) 9907790
(32) 15.06.1999 (пп. 1–13)
(33) FR
ко второму входу сумматора в формирующей цепочке основного потока, второй вход регулятора расхода известкового молока по основному потоку подключен к сумматору, входы которого связаны с выходами датчика расхода фильтровой жидкости и регулятора значений рН в жидкости из смесителя, второй вход регулятора расхода известкового молока по дополнительному потоку подключен к сумматору, два входа которого связаны с выходами регулятора концентрации NH3 в парогазовой смеси из испарителя и формирующей цепочки расхода известкового молока по основному потоку, входы блоков слежения-запоминания и переключения связаны с выходами командного блока мультивибратора, управляющего процессом формирования переменных для регуляторов расхода известкового молока по основному и дополнительному потокам и переключателя, закрывающего заслонку на дополнительном потоке.
RU (11) 2226429 (13) C2
(51) 7 B 01 J 39/12, 38/74, C 07 C 51/31,
(85) 15.01.2002
(86) PCT/FR 00/01587 (08.06.2000)
(87) PCT/WO 00/76661 (21.12.2000)
(72) Готтелан Патрис (FR), Ложетт Себастьян (FR)
(73) Родиа Полиамид Интермедиэйтс (FR)
(74) Егорова Галина Борисовна
Адрес для переписки: 129010, Москва, ул. Б. Спасская, 25, стр. 3, ООО «Юридическая фирма Городисский и Партнеры», пат. пов. Г.Б. Егоровой
(54) Селективное отделение железа обработкой ионообменной смолой, содержащей группы дифосфоновых кислот
(57) 1. Способ селективного отделения железа, содержащегося в растворе, в присутствии ионов ванадия и других ионов металлов, содержащихся в катализаторах окисления органических соединений, заключающийся в том, что раствор обрабатывают ионообменной смолой, содержащей группы дифосфоновой кислоты, в кислой среде.
Способ по п. 1, отличающийся тем, что ионообменная смола содержит сульфонильные группы.
1. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что расвор, содержащий ионы металлов, имеет рН ниже 3.
2. Способ по любому из пп. 1–3, отличающийся тем, что упомянутый раствор получен в процессе окисления органических соединений в присутствии катализатора.
3. Способ рециркулирования катализатора на реакцию окисления органического соединения, протекающего в присутствии катализатора, содержащего металлические элементы, в том числе ванадий, заключающийся в том, что раствор, содержащий катализатор и полученный после отделения по крайней мере соединений, образующихся после окисления, обрабатывают ионообменной смолой, содержащей группы дифосфоновой кислоты, для связывания железа, находящегося в этом растворе, и таким образом обедненный железом раствор рециркулируют на реакцию окисления в качестве каталитического раствора.
1. Способ по п. 5, отличающийся тем, что ионообменная смола содержит сульфонильные группы.
2. Способ по п. 5 или 6, отличающийся тем, что реакцию окисления проводят с использованием в качестве окисляющего агента соединения, выбираемого из группы, включающей кислород, воздух, пероксиды, перекись водорода, азотную кислоту.
3. Способ по одному из пп. 5–7, отличающийся тем, что реакцией окисления является реакция окисления спиртов и / или кетонов до карбоновых кислот.
4. Способ получения адипиновой кислоты окислением циклогексанола и / или циклогексанона в присутствии катализатора на основе металлических элементов, отличающийся тем, что он состоит в обработке раствора, образующегося в процессе окисления и содержащего катализатор, после отделения образовавшейся адипиновой кислоты с помощью ионообменной смолы, содержащей дифосфоновые группы, с целью понижения в этом растворе содержания железа и повторного использования этого раствора с пониженным содержанием железа в качестве катализатора реакции окисления.
5. Способ по п. 9, отличающийся тем, что катализатором окисления является катализатор на основе меди и ванадия.
6. Способ по п. 9 или 10, отличающийся тем, что содержащий катализатор раствор является раствором азотной кислоты, получаемым при элюировании ионообменной смолы, которая позволяет отделить ионы металлов от карбоновых кислот, образующихся в качестве побочных продуктов реакции окисления циклогексанола и / или циклогексанона до адипиновой кислоты.
7. Способ по любому из пп. 9–11, отличающийся тем, что ионообменную смолу, содержащую группы дифосфоновой кислоты, регенерируют кислотным раствором.
8. Способ по п. 12, отличающийся тем, что регенерацию смолы проводят с помощью кислоты, отличной от азотной, после чего эту регенерированную смолу перед ее повторном использованием кондиционируют раствором азотной кислоты или промывкой водой.
1.3 Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции
Вода – самое распространенное химическое соединение. Угол связи в молекуле воды НОН равен 1050; межъядерное расстояние О ↔ Н составляет 0,97 А0; Н ↔ Н – 1,63 А0 дипольный момент равен 1,87х 10-18 эл. ст. ед. Сильный дипольный характер молекул воды обуславливает особую склонность воды образовывать продукты присоединения.
Химически чистая вода является очень слабым электролитом и диссоциирует на ионы Н+ и ОН- в незначительном количестве Н2О ↔ Н+ +ОН- Вода может проявлять и кислые и основные свойства. Одним из основных показателей качества воды является водородный показатель. Растворы, в которых концентрация водородных и гидроксильных ионов одинаковы и каждая из них равна 10-7 г– ион /кг называется нейтральными. В кислых растворах преобладает концентрация водородных ионов, в щелочных – гидроксильных, то есть степень кислотности или щелочности можно характеризовать концентрацией водородных ионов. Для выражения кислотности или щелочности пользуется водородным показателем.
Являясь слабым электролитом, вода способна проводить электрический ток. Удельная электропроводимость водорода характеризует содержание в воде различных примесей, находящихся в ионном состоянии и зависит от температуры.
Другим показателем, характеризующим свойства водных растворов является окислительно-восстановительный потенциал. Он характеризует окислительно-восстановительное равновесие в водном теплоносители, влияет на ряд процессов, в частности на режим образования и растворение оксидной пленки (или железо-окисных отложений) при постоянном значении рН. Абсолютно чистой воды практически не существует. Вода является различных веществ неорганического и органического характера, которые попадают в тракт электростанции и создают среду, оказывающую влияние на работу элементов оборудования.
Наличие в воде различных примесей может приводить к образованию в тепловых агрегатах накипных отложений и коррозии.
Исходной водой для ХВО является вода Саратовского водохранилища. На ХВО вода поступает из насосной пруда охладителя, стоящей на реке Березовка.
Таблица 1.3.1. Химический состав исходной воды с реки Березовка
| Параметры | Концентрация, | Параметры | Концентрация, мг/л |
| рН, ед. | 7,66 | нитриты | 1,3 |
| щелочность, мг-экв/л | 2,55 | оксид кремния | 0,98 |
| хлориды, мг/ л | 5,5 | солесодержание | 479,95 |
| сульфаты, мг/л | 125,0 | окисляемость | 6,08 |
| жесткость кальциевая, мг – экв/л | 2,6 | Цинк | - |
| жесткость магнивая, мг – экв/л | 1,4 | Фосфаты | 0,05 |
| жесткость общая мг-экв/л | 4,0 | взвешенные вещества | 4,0 |
| железо, мг/л | 0,39 | нефтепродукты | < 0,05 |
| медь, мг/л | 0,0091 | нитраты | 0,11 |
| натрий, мг/л | 77,0 | калий, мг/л | 4,0 |
В режиме обессоливания достигается следующее качество обессоленной воды:
1) удельная электропроводимость Н-катионитовой пробы (при температуре 250С);
2) соединения натрия – 5 мкг/кг (в пересчете на натрий);
3) кремниевая кислота – 15 мкг/кг (в пересчете кремниевой кислоты);
4) соединения железа – 15 мкг/кг (в пересчете на железо);
5) соединения меди –5 мкг/кг (в пересчете на медь).
Вспомогательные материалы.
В качестве фильтрующего материала во всех ионообменных фильтрах используются ионообменные смолы: катиониты и аниониты. Они представляют собой высокомолекулярные органические вещества трехмерной структуры, практически нерастворимые в воде и обратимо обменивающие ионы, входящие в их состав, на эквивалентное количество других ионов того же знака, находящиеся в растворе. При существенных различиях в химическом составе и структуре для всех ионитов характерен один и тот же принцип построения: они имеют каркас, несущий избыточный заряд, и подвижные противоионы. У ионообменных смол каркас, называемый матрицей, состоит из высокополимерной пространственной сетки углеводородных цепей в отдельных местах, которой закреплены функционально-активные гидрофильные группы. Между углеводородными цепями есть поперечные связи (мостики), препятствующие разъединению цепей, но допускающие их деформацию.
С течением времени в слое работающего материала в результате его постепенного разрушения может накапливаться все больше и больше мелкой фракции, от которой слой ионита частично освобождается при взрыхлении. Основной причиной разрушения товарных фракций ионитов являются знакопеременные напряжения, возникающие в зерне ионита при его работе. В рабочем цикле зерна ионитов сжимаются. При проведении регенерации зерна ионитов расширяются. И набухание, и сжатие происходят под действием осматического давления воды. Это в свою очередь приводит к появлению в зерне микротрещин, которые в конечном результате приводят к раскалыванию зерна ионита. К раскалыванию треснувшего зерна ведут также и механические нагрузки, происходящие в процессе трения зерен друг о друга или о стенки аппаратов или трубопроводов, а также имеющие место при взрыхлении или гидравлических перегрузках ионитов.
Способность ионитов сохранять неизменным товарный фракционный состав принято характеризовать двумя показателями: осмотической стабильностью и механической прочностью. Оба эти показателя являются крайне важными, поскольку измельчение ионитов и последующий постоянный вынос мелких фракций при взрыхлении слоя сокращают срок их использования и повышают стоимость очищаемой воды.
Способность к ионному обмену обусловлена наличием в ионитах функциональных групп. У катионов эти группы носят кислотный характер, у анионитов – основной. По сродству функциональных групп катионы и анионы делятся на сильные и слабые. Катионы, содержащие сульфогруппы, являются сильнокислотными, называются универсальными и маркируются буквами КУ. Катиониты, содержащие карбоксильные группы, являются слабокислотными, называются буферными и маркируются буквами КБ. Сильнокислотные катиониты осуществляют обмен ионов в широкой области значений рН, тогда как слабокислотные в кислой области резко уменьшают способность ионов к обмену. Анионы, содержащие аминогруппы, являются слабоосновными и маркируются буквами АВ. Слабоосновные аниониты успешно осуществляют ионный обмен лишь в кислых средах, тогда как у высокоосновных обмен анионов происходит в широкой области значений рН.
0 комментариев