Расчет катионообменной колонны для сорбции ионов цинка, никеля и меди [80]

3.2.7. Расчет катионообменной колонны для сорбции ионов цинка, никеля и меди [80]

Ионы меди, цинка и никеля содержатся в сточных водах раздельно или в смесях в различных комбинациях и соотношениях. Эффективность извлечения данных ионов зависит от их концентрации в воде, величины рН, общей минерализации воды, а также от наличия и концентрации ионов кальция, железа и т.д.

Для извлечения ионов меди, никеля и цинка используются катиониты как сильнокислотные (в водородной форме), так и слабокислотные (в натриеваой форме). Na-катионирование применяют преимущественно для извлечения данных металлов, которые затем утилизируют.

При контакте воды с Н-катионитом происходит обмен катионов растворенных в воде солей на Н⁺-ионы катионита по уравнению:

N[K]H + Me ⁿ⁺ [K]_n Ме + nH⁺,

где [K] – радикал, или «скелет» катионита;

Ме – извлекаемый катион металла;

n – валентность металла.

По предлагаемой технологической схеме предполагается Na-катионирование ионитом марки КУ-23Na, емкость которого в условиях коллективной сорбции: E (Zn) – 90 кг/м³, E (Ni) – 80 кг/м³, E (Cu) – 70 кг/м³. Десорбция осуществляется селективно раствором серной кислоты соответственно: цинка – 0.2 Н раствором; никеля – 2 н раствором; меди –

5 Н раствором.

1)   Рассчитываем поток загрязнителя по формуле (3.17):

G(Zn) = 9. 375 кг/ч;

G(Ni) = 0.305 кг/ч;

G(Cu) = 0.455 кг/ч.

2)   Рассчитываем поток ионита по формуле (3.18):

Пи (Zn) = 0.104 м³/ч;

Пи (Ni) = 0.004 м³/ч;

Пи (Cu) = 0.006 м³/ч.

Далее ведем расчет по Zn, так как его количество в сточных водах наибольшее.

3)   Задаем время сорбции τ_с = 20 ч, время десорбции τ_дес =10 ч.

4)   Найдем рабочий объем катионита по формуле (3.19):

Принимаем, что загрузка катионита рассчитана на 2 цикла, тогда

V кат =2*Vц4

V ц = 0.104*20 = 2.08 м³;

V кат = 2.08*2 = 4.16 м³

5)   Найдем объем катионнобменной колнны по формуле (3.20):

V к.к. = 4.16 + 1.0 = 5.16 ≈ 5.2 м³

Принимаем диаметр колонны D = 1.4 м, высоту колонны Н = 3 м.

3.2.8.  Расчет емкостей для десорбентов и элюатов [80]

1)   Расчет емкостей для анионообменной колонны

а) Рассчитаем расходную емкость для десорбента по формуле:

V расх = V ан*К зап, (3.22)

где V расх – объем расходного бака, м ³;

V ан – рабочий объем анионита, м³;

К зап – коэффициент запаса, К зап = 1.5

V расх = 2.6*1.25 = 3.3 м³

Используем свободные емкости станции нейтрализации.

б) Рассчитаем растворную емкость.

Десорбция проводится 3 раза в неделю, раствор готовится 1 раз в неделю.

Vраст = 3*2.6*1.25 = 12 м³

в) Емкость для элюата принимаем равной расходной емкости:

Vэ = 3.3 м³

2)   Расчет емкостей для катионообменных колонн.

а) Рассчитаем расходные баки по формуле (3.22):

Vрасх = 3.2*1.25 = 4 м³

Используем резервные емкости станции нейтрализации.

б) Рассчитаем растворные емкости.

Десорбция проводится 4 раза в неделю, раствор готовится раз в неделю.

Vраст = 3.2*4*1.25 = 16 м³

в) Емкости для элюатов принимаем равными расходным емкостям.

Vэ = 4 м³

Используем свободную емкость на станции нейтрализации.

3.3.     Контроль за технологическим процессом

Все контрольно-измерительные приборы задействованы из существующей технологической системы:

1)   Электроды стеклянные промышленные ЭСП-04-14.

Предназначены для измерения величины рН в технологических растворах. ГОСТ 16287-77.

2) Электрод вспомогательный промышленный ЭВП-08. Предназаначен для создания опорного потенциала при работе со стеклянными и другими индикаторными электродами при потенциометрических измерениях. ГОСТ 16286-72.

3) Преобразователь высокоомный промышленный повышенной точности рН-261 (рН-261И). Предназначен для измерения величины рН и рNа в технологических растворах, а также для использования в системах непрерывного контроля и автоматического регулирования технологических процессов. ГОСТ 16454-70.

4) Сигнализатор содержания цианидов СЦ-1.

Позволяет осуществлять визуальный контроль превышения концентрации цианидов в растворах сверх установленных санитарных норм.

5) Сигнализатор наличия шестивалентного хрома в сточных водах. Предназначен для использования в системах автоматического регулирования на установках реагентной очистки хромсодержащих сточных вод. Позволяет осуществлять визуальный контроль превышения концентрации шестивалентного хрома в растворе от установленной нормы.

6)   Чувствительные элементы ДПг-4М, ДМ-5М. Предназначены для

измерения рН.

Похожие работы

Гальваническое покрытие хромом

Скачать

58633

7

6

... или большим 30 г/л и уменьшаться менее чем до 8 г/л. Тетрахроматный электролит. Электролит предназначен исключительно для получения защитно-декоративных покрытий. Он обладает высокой рассеивающей способностью. Выход хрома по току составляет >30 %. Основное преимущество электролита — возможность ведения хромирования при комнатной температуре (18—25 °С). Осадки получаются серыми, однако, будучи ...

Промышленная очистка сточной воды машиностроительного предприятия

Скачать

80340

17

4

... с 8,3 до 0,03 мг/л, что ниже ПДК, степень очистки 99,6 % поэтому возможно использовать реагентную очистку в этом случае. Глава 4. Экономическая часть В данной работе проводилась очистка сточной воды машиностроительного предприятия , в процессе которой было использовано оборудование, химическая посуда, химические реактивы. В данной главе просчитаны общие затраты за год на очистку сточных вод ...

Экологическая безопасность при обработке конструкций кондиционеров

Скачать

84631

10

4

... в нашей стране с 70-х годов, ее использование для решения экологических проблем гальванотехники ранее не приводилось. В тоже время этот метод является достаточно универсальным, высокоэффективным, экологически безопасным и достаточно экономичным. [8, 20] Проблема с осаждения ионов тяжелых и цветных металлов заключается в том, что оптимальное значение рН для различных ионов не одинаково. Так, ...

Оценка эффективности технологий очистки гальванических стоков на Санкт-Петербургском заводе гальванических покрытий

Скачать

49299

1

4

... технологиям очистки или даже с помощью неудовлетворительной очистки добиться выполнения жёстких требований к очищенной воде [8, c. 151]. 3.Совершенствование технологий эффективности очистки гальванических стоков на Санкт-петербургском заводе гальванических покрытий   3.1 Направления совершенствования Загрязнение тяжелыми металлами активных илов очистных сооружений связано с тем, что на ...