Кондиционирование воды. Норма рН и щелочности в воде. Вода кондиционированная


Кондиционирование воды

Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности. В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей воды, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов. Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса, параметров называют кондиционированием воды. Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения воды, а затем вводятся соответствующие реагенты.

Стабилизационная обработка воды для тепловых процессов

При использовании воды в качестве теплоносителя к числу важнейших ее качеств относятся отсутствие выпадения осадков на поверхностях теплообмена и минимальная коррозионная активность.

Стабильной называют воду, которая не вызывает коррозии поверхности металла, с которой она соприкасается, и не выделяет на этих поверхностях осадки карбонатов кальция.

Стабильность определяется индексом Ланжелье как:

где рНs – это рН равновесного раствора, насыщенного карбонатом кальция; рНs определяется расчетным путем или по номограмме.

Коррозионная активность воды, т. е. ее агрессивность по отношению к металлам, проявляется, когда индекс стабильности J является отрицательной величиной (J<0). Если индекс стабильности больше единицы (J>1), то на стенках начинается отложение карбоната кальция. Вода, которая используется в качестве теплоносителя, должна иметь индекс стабильности J, близкий к 0. Для поддержания стабильности воды в заданных пределах необходимо регулировать несколько параметров: рН, щелочность или карбонатную жесткость. Стабильность увеличивается при введении карбонатов натрия или кальция, подщелачивании, а уменьшается при умягчении воды или введении кислоты. Выпадение осадков солей жесткости, железа резко ухудшает эффективность теплообмена и приводит к росту тепловых потерь и экономичности установок. Существуют жесткие нормативы на содержание солей жесткости в воде для различных энергетических установок. Для их удаления используются различные рассмотренные выше химические методы. Для систем, работающих при невысоких параметрах теплоносителя, предлагаются физические и химические методы, которые позволяют предотвратить выпадение осадков на поверхностях теплообмена без химического умягчения воды. Эти методы приводят к связыванию солей жесткости в кристаллические структуры, не имеющие адгезии к поверхностям теплообмена, и остающиеся в растворе. Физическое воздействие – это магнитная и радиоволновая обработка воды. В последние несколько десятилетий в России и за рубежом активно пропагандируется применение магнитной обработки воды для парогенераторов низкого давления и малой производительности, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, в различных теплообменных аппаратах. Сторонники этого метода водоподготовки указывают на простоту, дешевизну, безопасность и безреагентность такого метода обработки воды. Магнитная обработка воды заключается в пропускании потока воды через магнитного поля, создаваемое постоянным магнитом или электромагнитом, перпендикулярно магнитным силовым линиям. Скорость потока воды может составлять 1–3 м/с. Механизм взаимодействия магнитного поля с водой и растворенными солями окончательно не определен. Считается, что под воздействием поля происходят поляризационные процессы с диполями воды и ионами солей, которые приводят к формированию центров кристаллизации и образованию кристаллических взвесей солей жесткости не на теплообменных поверхностях, а в объеме раствора. В результате вместо твердой накипи в воде появляется тонкодисперсный шлам, который легко удаляется с поверхности теплообменников и трубопроводов. Более того, происходит растворение образовавшихся ранее отложений. На практике эффект магнитной обработки зачастую проявляется только в первый период эксплуатации. Затем происходит «привыкание» воды. Считается, что свои свойства омагниченная вода сохраняет меньше суток. Поэтому в тепловых сетях, кроме омагничивания питательной воды, необходимо омагничивать всю воду, циркулирующую в системе. Омагничивание применяют, если:

  • вода подогревается до температуры не выше 95 °С;
  • карбонатная жесткость воды не превышает 9 мг-экв/л;
  • содержание растворенного кислорода в воде не более 3 мг/л, а сумма хлоридов и сульфатов не более 50 мг/л;
  • содержание двухвалентного железа в воде не превышает 0,3 мг/л.

Станция дозирования химикатов - системы водоподготовки НПК Медиана-фильтрВ 90-х годах прошлого века появились аппараты для радиочастотной обработки воды. В таких аппаратах на воду воздействует высокочастотное излучение, создаваемое специальным генератором и изменяющееся по заданной программе. Передача энергии в воду происходит посредством излучателей, которые представляют собой несколько витков провода, намотанных на трубопровод. Механизм действия аналогичен магнитному воздействию – соли жесткости переводятся в нерастворимую кристаллическую фазу, которая взвешена в потоке воды. Разработчики приборов уверяют, что отсутствует эффект «привыкания», а также рекомендуют применять такую воду для питьевых целей. Не оспаривая наличия некоторого эффекта физического воздействия на воду, можно отметить, что отсутствует надежная статистика реальной эффективности таких методов. Данные разных авторов очень сильно различаются. Химическая обработка заключается во введении в воду малых доз специальных реагентов, связывающих соли жесткости, которые остаются в растворе и не прикипают к греющим поверхностям. Различают два класса стабилизирующих реагентов: реагенты, связывающие соли жесткости во взвешенные в воде кристаллические образования, и реагенты, стабилизирующие насыщенные растворы. К реагентам, которые связывают соли жесткости в малорастворимые соединения, прежде всего относятся различные фосфаты. В промышленности применяются: тринатрийфосфат Na3PO4 , динатрийфосфат Na2HPO4, мононатрийфосфат Nah3PO4, гексаметафосфат Na2[Na4(PO4)6], триполифосфат Na5P3O10. В результате реакций растворенных солей кальция и магния с ними образуются мелкокристаллические фосфаты кальция и магния, которые оказываются взвешенными в слое воды. Реакцию образования гидроксилапатита можно представить уравнением: 10Ca2(+) + 6PO4(3–) + 2OH(–) = 3Ca3(PO4)2 Ca(OH)2, которое показывает, что для получения гидроксилапатита необходимо не только наличие анионов PO4(3–) , но и щелочной среды. В зависимости от щелочности обрабатываемой воды используются различные вышеперечисленные фосфаты. В результате гидролиза всех фосфатных солей образуется раствор тринатрийфосфата, диссоциирующий затем до анионов PO4(3–). Например, гексаметафосфат натрия Na2[Na4(PO4)6] реагирует по реакции: Na2[Na4(PO4)6] + NaOH = Na3PO4 + h3O. Следует отметить, что в максимальной концентрации PO4(3–) содержится в гексаметафосфате натрия. При добавлении фосфатов в количестве меньшем, чем содержание Ca, Mg и Fe, образуются труднорастворимые фосфатные комплексы этих элементов. Они образуют на внутренних стенках трубопроводов плотную пленку, которая предотвращает непосредственное соприкосновение воды с металлом, защищая его от коррозии. Фосфатирование позволяет допускать повышенную щелочность воды без выпадения осадков карбонатов кальция. Близким по методу воздействия обладает широко рекламируемый метод «Гидро-Икс» разработки датской фирмы «Hydro-X». Предлагаемый ей раствор имеет в своем составе щелочь для регулировки значения рН, тринатрийфосфат Na3PO4 и шесть органических соединений, которые способствуют выделению солей кальция и магния и стабилизации образовавшихся микрочастиц, поглощают кислород и создают защитный слой на теплообменных поверхностях. При обработке воды раствором «Гидро-Икс» количество базовых веществ – щелочи и тринатрийфосфата, – по утверждению разработчиков, на порядок меньше стехиометрического. Количество раствора «Гидро-Икс» при постоянной дозировке составляет примерно 0,2 л на 1 м3 добавочной воды и 0,04 л на 1 м3 конденсата. При использовании в качестве добавочной умягченной воды, постоянная дозировка составляет 0,04 л на 1 м3 добавочной воды и конденсата. Однако, по данным отечественных исследователей, основным действующим веществом является щелочь, количество которой близко к стехиометрическому количеству. Следует отметить, что все описанные выше методы требуют удаления образующихся взвесей путем продувки системы или фильтрации теплоносителя. К способам обеспечения стабильности воды относятся умягчение и введение реагентов, стабилизирующих насыщенные растворы солей, таких как кислоты и различные комплексоны. Добавление кислоты в воду приводит к переходу карбонатной жесткости в некарбонатную: Ca(HCO3)2 + h3SO4 =CaSO4 + 2h3O + 2CO2. При этом CaSO4 имеет большую растворимость, чем Ca(HCO3)2, а растворенная углекислота предотвращает нарушение карбонатного равновесия. Кислота должна вводиться в стехиометрическом количестве. При ее недостатке возможно выпадение осадка, а при избытке – увеличение коррозии оборудования. В современных установках целесообразно подавать приготовленный раствор кислоты насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования или дозирования по поддержанию стабильного значения величины рН (см. ниже). Комплексонами называют группу органических соединений, которые способны образовывать устойчивые комплексные соединения с катионами металлов. В водоподготовке для теплоэнергетики комплексоны применяются для решения ряда задач:

  • стабилизации растворенных в воде соединений солей жесткости и железа для предотвращения их распада и образования осадков накипи;
  • ингибирования коррозии металлического оборудования;
  • удаления отложений накипи и продуктов коррозии с поверхностей теплообменного оборудования.
Классическим примером комплексона, используемого в водоподготовке для теплоэнергетики, является трилон Б – двузамещенная натриевая соль ЭДТА. Он образует растворимые комплексные соединения с кальцием, магнием, железом, медью и др. комплексообразователями. Для полного связывания 1 мг-экв солей жесткости расход трилона Б составляет 168 мг, на 1 мг железа – 6 мг, на 1 мг меди – 2,7 мг. Трилонирование как технологический процесс не получило широкого распространения в водоподготовке из-за высокой стоимости трилона Б. В настоящее время на рынке предлагается широчайший ассортимент комплексонов, пригодных для самых разных условий, как импортного, так и отечественного производства – Аминаты, ИОМСы. Их основой являются производные органической фосфоновой кислоты, например, оксиэтилиденфосфоновой кислоты – ОЭДФ. Особенностью фосфорорганических комплексонов является их способность даже при малых концентрациях тормозить образование кристаллов карбонатов солей жесткости и предотвращать образование накипи. При этом соединения ОЭДФ с некоторыми металлами являются активными ингибиторами коррозии углеродистых сталей. Поскольку количество вносимого комплексона незначительно (1–5 мг на л подпиточной воды), расходы на такую обработку существенно меньше, чем при умягчении воды. По термической устойчивости комплексоны могут применятся до температуры 130 °С. Они могут быть эффективно использованы для водоподготовки отопительных систем, малой энергетики, тепловых сетей и котлов с соответствующими параметрами пара.

 

Кондиционирование питьевой воды

Вода природных источников может, с одной стороны, содержать различные загрязнения, а с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Удалению вредных загрязнений воды посвящены все предыдущие разделы. Одновременно с вредными из воды могут извлекаться и полезные для организма вещества. Для создания необходимого солевого состава воды в нее вводят недостающие соли. Как правило, в воде наблюдается дефицит фтора, йода. Кроме того, питьевая вода должна быть стабильной. В противном случае в процессе доставки к потребителю она окажется загрязненной продуктами коррозии трубопроводов. Это особенно актуально для вод, прошедших очистку методами опреснения и обессоливания. Как правило, стабилизация такой воды производится путем ее пропускания через известковые минералы. Их растворение происходит до прихода системы в стабильное состояние, т. е. насыщения ее солями жесткости до уровня, соответствующего имеющемуся солесодержанию и рН. Кондиционирование воды путем добавления необходимых солей производится методом дозирования их раствора в поток воды. Так, концентрация фтора в воде должна находиться в интервале от 0,7 до 1,2 мг/л. При концентрации меньшей, чем 0,5 мг/л, необходимо вводить реагенты, содержащие фтор в высокой концентрации; при большей – удалять из воды избыточный фтор. В качестве таких реагентов применяют фтористый натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористый калий, кремнефтористый аммоний, фтористый кальций. Следует отметить, что все эти вещества являются ядами. В современных установках целесообразно вводить приготовленный раствор реагента насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования (см. ниже). Другим путем, используемым для систем с малой производительностью, является применение специальных ионообменных смол, имеющих в своем составе фтор или йод. При контакте с водой происходит медленное выделение этих компонентов. ОАО НИИПМ производит в ограниченном количестве такие материалы: катионит-фторатор КУ-фторатор и бактерицидный анионит БА-1, содержащий йод. Недостатками этих продуктов наряду с высокой ценой является неравномерность выделения полезного компонента в воду и, в результате, непредсказуемость его концентрации.

 

Кондиционирование воды для пищевой промышленности

Как отмечалось выше, для получения стабильной ликероводочной продукции, соков и питьевой воды необходимо поддержание в очищенной воде, которая является сырьем, не только заданного солевого состава, прежде всего жесткости, но и определенной щелочности. Последняя в большинстве природных вод оказывается выше заданной. Поскольку щелочность воды определяется, как количество 0,1 н соляной кислоты, необходимой для титрования по метилоранжу, наиболее простым способом ее корректировки является введение в воду необходимого количества кислоты. Могут быть использованы различные кислоты, допущенные для применения в пищевой промышленности.

Доступных приборов непосредственного автоматического контроля щелочности нет. Поэтому возможно два варианта: контроль рН после смешения и пропорциональное дозирование. Типичная зависимость рН от щелочности представлена на рисунке. Для каждого состава воды она индивидуальна. Выбрав контрольные точки, определяют режим работы дозирующего насоса. Более дешева и проста система дозирования пропорционально расходу воды.

www.mediana-filter.ru

Кондиционирование воды позволяет значительно улучшить ее основные свойства

Жизнь человека немыслима без воды. Долговое время существовало мнение, что идеальная вода для употребления человеком - природная вода. Однако реалии современной жизни позволяют считать этот мнение ошибочным, так как чтобы натуральная природная вода была безопасной и полезной для здоровья человека, ее нужно предварительно подвергнуть тщательной очистке и обработке.

Вода, используемая для питья и приготовления пищи, должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Часто недостаточно просто избавить воду от токсичных веществ, бактерий и микроорганизмов, нужно обеспечить присутствие в составе воды полезных веществ в заданном количестве, поддержать необходимый уровень pH и щелочности. Такое требование справедливо не только для питьевой воды, но и для воды, применяемой в различных областях. Например, в энергетической промышленности нужно обеспечить такой состав примесей в воде, которые будут препятствовать образованию накипи и не будут вызывать коррозию металлов. Процесс доведения параметров состава воды до заданных величин называют кондиционированием воды. Кондиционирование воды обычно включает в себя ряд операций, позволяющих очистить воду от загрязнений и ввести необходимые реагенты.

Вода из природных источников не идеальна по своему составу. С одной стороны, она может содержать различные патогенные вещества, с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Одной водоочистки становится недостаточно. Кроме того, при очистке вместе с вредными веществами из воды могут вымываться и полезные для организма вещества. Чтобы восполнить этот недостаток, проводят кондиционирование воды - в нее искусственно вводят недостающие соли для достижения необходимого солевого состава. Как правило, основными вводимыми солями являются фтор и йод. Еще одним условием пригодной к употреблению воды должна быть стабильность. Стабильной называют такую воду, химический состав которой позволяет избежать коррозии металла и выделения на поверхности металла осадков карбоната кальция. Требование стабильности обусловлено тем, что в противном случае при проходе через трубопровод вода может оказаться загрязненной продуктами коррозии.

Вода отличается в разных регионах по своим химическим и органолептическим свойствам. Основными показателями при проведении химического анализа считают показатели жесткости, кислотности, содержания примесей.

Жесткость воды характеризуется присутствием в ней кальция и магния. Жесткость воды различается в разных регионах. Но в любом случае жесткая вода создает ряд проблем. Наиболее известные среди них - налет на посуде, нагревательных элементах посудомоечных и стиральных машин, кранах; жесткая вода препятствует пенообразованию, в результате значительно ухудшаются моющие свойства мыла и стирального порошка. Кроме того, жесткая вода способна изменить вкус приготовляемых блюд. Для решения описанной проблемы обычно используют безреагентное умягчение воды или с использованием специальных веществ-реагентов, которые удаляют соли жесткости из воды.

Железо в воде способствует образованию желтых пятен на одежде и сантехнических приборах. Оно отрицательно влияет на вкус приготовляемой пищи. Для решения данной проблемы обычно используют умягчители воды, если же концентрация железа в воде высока, то применяют фильтры-обезжелезиватели.

Кислотность воды играет также немаловажную роль. Кислая вода способна вызвать коррозию труб, сантехнического оборудования, водонагревателей и других водопотребляющих устройств. для определения уровня кислотности воды проводят специальных химический анализ. Чем выше уровень полученного pH, тем кислее вода. Установка фильтра-нейтрализатора или дозирующего насоса позволит поддерживать в норме уровень кислотности воды.

Осадок в воде - это взвесь инородных мелких частиц в воде, чаще всего они представляют собой ил или глину. Если содержание взвеси в воде значительно, то это приводит к помутнению воды. Для осветления воды и устранения взвеси используют осадочный фильтр или фильтр механической очистки.

Кондиционирование воды помогает справиться с четырьмя основными проблемами:

  1. помогает снизить жесткость воды;
  2. снижает уровень железа в воде;
  3. нормализует кислотность;
  4. помогает избежать возникновения осадка.

Смотрите также:

www.bwt.ru

Кондиционирование воды

Кондиционирование воды

Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности. В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей воды, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов.

Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса, параметров называют кондиционированием воды. Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения воды, а затем вводятся соответствующие реагенты.

Стабилизационная обработка воды для тепловых процессов

При использовании воды в качестве теплоносителя к числу важнейших ее качеств относятся отсутствие выпадения осадков на поверхностях теплообмена и минимальная коррозионная активность.

Стабильной называют воду, которая не вызывает коррозии поверхности металла, с которой она соприкасается, и не выделяет на этих поверхностях осадки карбонатов кальция.

Стабильность определяется индексом Ланжелье как:

                                                         

J = рН – рНs,

где рНs – это рН равновесного раствора, насыщенного карбонатом кальция; рНs определяется расчетным путем или по номограмме.

Коррозионная активность воды, т. е. ее агрессивность по отношению к металлам, проявляется, когда индекс стабильности J является отрицательной величиной (J<0).

Если индекс стабильности больше единицы (J>1), то на стенках начинается отложение карбоната кальция.

Вода, которая используется в качестве теплоносителя, должна иметь индекс стабильности J, близкий к 0.

Для поддержания стабильности воды в заданных пределах необходимо регулировать несколько параметров: рН, щелочность или карбонатную жесткость. Стабильность увеличивается при введении карбонатов натрия или кальция, подщелачивании, а уменьшается при умягчении воды или введении кислоты.

Выпадение осадков солей жесткости, железа резко ухудшает эффективность теплообмена и приводит к росту тепловых потерь и экономичности установок. Существуют жесткие нормативы на содержание солей жесткости в воде для различных энергетических установок (таблицы). Для их удаления используются различные рассмотренные выше химические методы.

Для систем, работающих при невысоких параметрах теплоносителя, предлагаются физические и химические методы, которые позволяют предотвратить выпадение осадков на поверхностях теплообмена без химического умягчения воды. Эти методы приводят к связыванию солей жесткости в кристаллические структуры, не имеющие адгезии к поверхностям теплообмена, и остающиеся в растворе.

Физическое воздействие – это магнитная и радиоволновая обработка воды.

В последние несколько десятилетий в России и за рубежом активно пропагандируется применение магнитной обработки воды для парогенераторов низкого давления и малой производительности, в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения, в различных теплообменных аппаратах. Сторонники этого метода указывают на простоту, дешевизну, безопасность и безреагентность такого метода обработки воды.

Магнитная обработка воды заключается в пропускании потока воды через магнитного поля, создаваемое постоянным магнитом или электромагнитом, перпендикулярно магнитным силовым линиям. Скорость потока воды может составлять 1–3 м/с.

Механизм взаимодействия магнитного поля с водой и растворенными солями окончательно не определен. Считается, что под воздействием поля происходят поляризационные процессы с диполями воды и ионами солей, которые приводят к формированию центров кристаллизации и образованию кристаллических взвесей солей жесткости не на теплообменных поверхностях, а в объеме раствора. В результате вместо твердой накипи в воде появляется тонкодисперсный шлам, который легко удаляется с поверхности теплообменников и трубопроводов. Более того, происходит растворение образовавшихся ранее отложений.

На практике эффект магнитной обработки зачастую проявляется только в первый период эксплуатации. Затем происходит «привыкание» воды. Считается, что свои свойства омагниченная вода сохраняет меньше суток. Поэтому в тепловых сетях, кроме омагничивания питательной воды, необходимо омагничивать всю воду, циркулирующую в системе.

Омагничивание применяют, если:

  • вода подогревается до температуры не выше 95 °С;
  • карбонатная жесткость воды не превышает 9 мг-экв/л;
  • содержание растворенного кислорода в воде не более 3 мг/л, а сумма хлоридов и сульфатов не более 50 мг/л;
  • содержание двухвалентного железа в воде не превышает 0,3 мг/л.

В 90-х годах прошлого века появились аппараты для радиочастотной обработки воды. В таких аппаратах на воду воздействует высокочастотное излучение, создаваемое специальным генератором и изменяющееся по заданной программе. Передача энергии в воду происходит посредством излучателей, которые представляют собой несколько витков провода, намотанных на трубопровод. Механизм действия аналогичен магнитному воздействию – соли жесткости переводятся в нерастворимую кристаллическую фазу, которая взвешена в потоке воды. Разработчики приборов уверяют, что отсутствует эффект «привыкания», а также рекомендуют применять такую воду для питьевых целей.

Не оспаривая наличия некоторого эффекта физического воздействия на воду, можно отметить, что отсутствует надежная статистика реальной эффективности таких методов. Данные разных авторов очень сильно различаются.

Химическая обработка заключается во введении в воду малых доз специальных реагентов, связывающих соли жесткости, которые остаются в растворе и не прикипают к греющим поверхностям.

Различают два класса стабилизирующих реагентов: реагенты, связывающие соли жесткости во взвешенные в воде кристаллические образования, и реагенты, стабилизирующие насыщенные растворы.

К реагентам, которые связывают соли жесткости в малорастворимые соединения, прежде всего относятся различные фосфаты. В промышленности применяются: тринатрийфосфат Na3PO4, динатрийфосфат Na2HPO4, мононатрийфосфат Nah3PO4, гексаметафосфат Na2[Na4(PO4)6], триполифосфат Na5P3O10. В результате реакций растворенных солей кальция и магния с ними образуются мелкокристаллические фосфаты кальция и магния, которые оказываются взвешенными в слое воды.

Реакцию образования гидроксилапатита можно представить уравнением:

10Ca2+ + 6PO43– + 2OH– = 3Ca3(PO4)2Ca(OH)2,

которое показывает, что для получения гидроксилапатита необходимо не только наличие анионов PO43– , но и щелочной среды. В зависимости от щелочности обрабатываемой воды используются различные вышеперечисленные фосфаты. В результате гидролиза всех фосфатных солей образуется раствор тринатрийфосфата, диссоциирующий затем до анионов PO43–. Например, гексаметафосфат натрия Na2[Na4(PO4)6] реагирует по реакции:

Na2[Na4(PO4)6] + NaOH = Na3PO4 + h3O.

Следует отметить, что в максимальной концентрации PO43– содержится в гексаметафосфате натрия.

При добавлении фосфатов в количестве меньшем, чем содержание Ca, Mg и Fe, образуются труднорастворимые фосфатные комплексы этих элементов. Они образуют на внутренних стенках трубопроводов плотную пленку, которая предотвращает непосредственное соприкосновение воды с металлом, защищая его от коррозии.

Фосфатирование позволяет допускать повышенную щелочность воды без выпадения осадков карбонатов кальция.

Близким по методу воздействия обладает широко рекламируемый метод «Гидро-Икс» разработки датской фирмы «Hydro-X». Предлагаемый ей раствор имеет в своем составе щелочь для регулировки значения рН, тринатрийфосфат Na3PO4 и шесть органических соединений, которые способствуют выделению солей кальция и магния и стабилизации образовавшихся микрочастиц, поглощают кислород и создают защитный слой на теплообменных поверхностях. При обработке воды раствором «Гидро-Икс» количество базовых веществ – щелочи и тринатрийфосфата, – по утверждению разработчиков, на порядок меньше стехиометрического. Количество раствора «Гидро-Икс» при постоянной дозировке составляет примерно 0,2 л на 1 м3 добавочной воды и 0,04 л на 1 м3 конденсата. При использовании в качестве добавочной умягченной воды, постоянная дозировка составляет 0,04 л на 1 м3 добавочной воды и конденсата.

Однако, по данным отечественных исследователей, основным действующим веществом является щелочь, количество которой близко к стехиометрическому количеству.

Следует отметить, что все описанные выше методы требуют удаления образующихся взвесей путем продувки системы или фильтрации теплоносителя.

К способам обеспечения стабильности воды относятся умягчение и введение реагентов, стабилизирующих насыщенные растворы солей, таких как кислоты и различные комплексоны.

Добавление кислоты в воду приводит к переходу карбонатной жесткости в некарбонатную:

Ca(HCO3)2 + h3SO4=CaSO4 + 2h3O + 2CO2.

При этом CaSO4 имеет большую растворимость, чем Ca(HCO3)2, а растворенная углекислота предотвращает нарушение карбонатного равновесия. Кислота должна вводиться в стехиометрическом количестве. При ее недостатке возможно выпадение осадка, а при избытке – увеличение коррозии оборудования. В современных установках целесообразно подавать приготовленный раствор кислоты насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования или дозирования по поддержанию стабильного значения величины рН (см. ниже).

Комплексонами называют группу органических соединений, которые способны образовывать устойчивые комплексные соединения с катионами металлов. В водоподготовке для теплоэнергетики комплексоны применяются для решения ряда задач:

  • стабилизации растворенных в воде соединений солей жесткости и железа для предотвращения их распада и образования осадков накипи;
  • ингибирования коррозии металлического оборудования;
  • удаления отложений накипи и продуктов коррозии с поверхностей теплообменного оборудования.

Классическим примером комплексона, используемого в водоподготовке для теплоэнергетики, является трилон Б – двузамещенная натриевая соль ЭДТА. Он образует растворимые комплексные соединения с кальцием, магнием, железом, медью и др. комплексообразователями. Для полного связывания 1 мг-экв солей жесткости расход трилона Б составляет 168 мг, на 1 мг железа – 6 мг, на 1 мг меди – 2,7 мг. Трилонирование как технологический процесс не получило широкого распространения в водоподготовке из-за высокой стоимости трилона Б.

В настоящее время на рынке предлагается широчайший ассортимент комплексонов, пригодных для самых разных условий, как импортного, так и отечественного производства – Аминаты, ИОМСы. Их основой являются производные органической фосфоновой кислоты, например, оксиэтилиденфосфоновой кислоты – ОЭДФ. Особенностью фосфорорганических комплексонов является их способность даже при малых концентрациях тормозить образование кристаллов карбонатов солей жесткости и предотвращать образование накипи. При этом соединения ОЭДФ с некоторыми металлами являются активными ингибиторами коррозии углеродистых сталей. Поскольку количество вносимого комплексона незначительно (1–5 мг на л подпиточной воды), расходы на такую обработку существенно меньше, чем при умягчении воды. По термической устойчивости комплексоны могут применятся до температуры 130 °С. Они могут быть эффективно использованы для водоподготовки отопительных систем, малой энергетики, тепловых сетей и котлов с соответствующими параметрами пара.

Кондиционирование питьевой воды

Вода природных источников может, с одной стороны, содержать различные загрязнения, а с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Удалению вредных загрязнений воды посвящены все предыдущие разделы. Одновременно с вредными из воды могут извлекаться и полезные для организма вещества. Для создания необходимого солевого состава воды в нее вводят недостающие соли.

Как правило, в воде наблюдается дефицит фтора, йода.

Кроме того, питьевая вода должна быть стабильной. В противном случае в процессе доставки к потребителю она окажется загрязненной продуктами коррозии трубопроводов. Это особенно актуально для вод, прошедших очистку методами опреснения и обессоливания. Как правило, стабилизация такой воды производится путем ее пропускания через известковые минералы. Их растворение происходит до прихода системы в стабильное состояние, т. е. насыщения ее солями жесткости до уровня, соответствующего имеющемуся солесодержанию и рН.

Кондиционирование воды путем добавления необходимых солей производится методом дозирования их раствора в поток воды. Так, концентрация фтора в воде должна находиться в интервале от 0,7 до 1,2 мг/л. При концентрации меньшей, чем 0,5 мг/л, необходимо вводить реагенты, содержащие фтор в высокой концентрации; при большей – удалять из воды избыточный фтор. В качестве таких реагентов применяют фтористый натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористый калий, кремнефтористый аммоний, фтористый кальций. Следует отметить, что все эти вещества являются ядами. В современных установках целесообразно вводить приготовленный раствор реагента насосом-дозатором, включенным в систему пропорционального дозирования (см. ниже).

Другим путем, используемым для систем с малой производительностью, является применение специальных ионообменных смол, имеющих в своем составе фтор или йод. При контакте с водой происходит медленное выделение этих компонентов. ОАО НИИПМ производит в ограниченном количестве такие материалы: катионит-фтораторКУ-фторатор и бактерицидный анионит БА-1, содержащий йод. Недостатками этих продуктов наряду с высокой ценой является неравномерность выделения полезного компонента в воду и, в результате, непредсказуемость его концентрации.

Кондиционирование воды для пищевой промышленности

Как отмечалось выше, для получения стабильной ликероводочной продукции, соков и питьевой воды необходимо поддержание в очищенной воде, которая является сырьем, не только заданного солевого состава, прежде всего жесткости, но и определенной щелочности. Последняя в большинстве природных вод оказывается выше заданной. Поскольку щелочность воды определяется, как количество 0,1 н соляной кислоты, необходимой для титрования по метилоранжу, наиболее простым способом ее корректировки является введение в воду необходимого количества кислоты. Могут быть использованы различные кислоты, допущенные для применения в пищевой промышленности.

Доступных приборов непосредственного автоматического контроля щелочности нет. Поэтому возможно два варианта: контроль рН после смешения и пропорциональное дозирование. Типичная зависимость рН от щелочности представлена на рисунке. Для каждого состава воды она индивидуальна. Выбрав контрольные точки, определяют режим работы дозирующего насоса. Более дешева и проста система дозирования пропорционально расходу воды.

Типичная зависимость рН и щелочности воды от количества введенной соляной кислоты

Типичная зависимость рН и щелочности (Що) воды от количества введенной соляной кислоты

Другими путями контролируемого уменьшения щелочности воды являются: умягчение воды на слабокислотном катионите, Na-Н-иониро­вание, обессоливание обратным осмосом или нанофильтрация.

В производстве пива требования к составу воды противоречивы, например, необходимо иметь достаточное количество солей кальция, при отсутствии магния. Обычными способами селективно извлечь магний невозможно. Поэтому часто используют метод обессоливания воды с последующим вводом необходимых реагентов. Таким образом создают солевой состав воды, идентичный для производства определенного сорта пива данного производителя, в любой точке Земли. Обычно обессоливание воды производят обратным осмосом.

www.mediana-filter.com.ua

Способ кондиционирования воды

 

Изобретение относится к ионообменной технологии кондиционированной воды, в частности кондиционирования воды с временной и постоянной жесткостью, и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Для осуществления способа обработку воды ведут в ионообменном фильтре с загрузкой слабокислотным катионитом в смешанной кислотно-солевой форме с суммарным содержанием солевых форм, 15 - 65% моль, содержание солевой формы с однозарядными катионами составляет 10 - 60% моль, с двухзарядными катионами - 5 - 55% моль; причем регенерацию осуществляют отработанными регенерационными растворами Н- и ОН-ионитных фильтров. Реализация способа позволяет повысить качество кондиционированной воды за счет уменьшения в 1,7 - 6 раз щелочности при достижении глубокого умягчения с одновременным достижением высокой рабочей емкости катионита (413 - 2782 мг-экв/дм3) и низких удельных расходов реагентов - кислоты (1,1 - 2,1) и щелочи (0,5 - 3,3 экв/экв). Применение предложенного способа позволяет удешевить процесс за счет использования для получения кондиционированной воды отходов производства и достичь уменьшения сброса солей в окружающую среду. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к ионообменной технологии кондиционирования воды, в частности кондиционирования воды с временной и постоянной жесткостью,и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известен способ кондиционирования воды с временной и постоянной жесткостью за счет ее умягчения и уменьшения щелочности /СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР.-М.: Стройиздат, 1985.- 136 с./ [1]. Согласно способу [1] вода обрабатывается последовательно в двух ионообменных фильтрах. Первый фильтр содержит слабокислотный катионит, регенерируемый кислотой, а второй по ходу воды фильтр содержит сульфокатионит, регенерируемый раствором хлорида натрия. Остаточная жесткость обработанной воды составляет 0,01 мг-экв/кг, щелочность - 0,7 мг-экв/кг, удельный расход кислоты - 1 экв/экв удаляемых катионов временной жесткости, удельный расход хлорида натрия - не менее 100 г/экв удаляемых ионов постоянной жесткости, рабочая емкость карбоксильного катионита - 500-600 мг-экв/дм3, рабочая емкость сульфокатионита - не более 1350 мг-экв/дм3. Недостатками способа [1] являются значительные жесткость и щелочность фильтрата, высокие удельные расходы реагентов, низкая рабочая емкость карбоксильного катионита, большие сбросы водорастворимых солей вследствие неполного использования хлорида натрия для регенерации сульфокатионита и дорогостоящее аппаратурное оформление процесса из-за двухстадийной технологии обработки воды. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ кондиционирования воды в ионообменном фильтре в одну стадию на слабокислотном катионите в смешанной кислотно-солевой форме /Патент N 4083782 США МКИ С 02 В 1/76 Способ кондиционирования воды // R.Kunin- Опубл. 11.04.78/ [2]. Согласно известному способу [2] вода с временной и постоянной жесткостью (pH около 5) обрабатывается на ионообменном фильтре, содержащем слабокислотный катионит (Амберлит IRC 50) в смешанной кислотно-солевой форме, причем в солевой форме находится 70-96% обменных групп катионита. Согласно описанию способа под солевой формой понимается как перевод указанной доли ионогенных групп в солевую форму только с однозарядными катионами щелочных металлов (натрия, калия, лития) или аммония, так и перевод той же доли ионогенных групп в смешанную солевую форму, в которой кроме однозарядных катионов щелочных металлов или аммония присутствуют двухзарядные извлекаемые из воды катионы, такие как кальций и магний. В смешанную кислотно-солевую форму слабокислотный катионит переводят путем последовательной обработки регенерационными растворами, содержащими кислоту и щелочной реагент (гидроксид, карбонат или бикарбонат однозарядного иона). Известный способ [2] позволяет глубоко умягчить воду и за счет повышения щелочности воды повысить ее pH от 5 до 7-9,5. Рабочая емкость слабокислотного катионита Amberlite IRC 50 по ионам жесткости в известном способе [2] составляет 687- 1830 мг-экв/дм3. Таким образом, известный способ направлен на глубокое умягчение кислых вод с одновременным повышением их pH до величин 7,0 - 9,5. Поскольку повышение pH кондиционированной воды может быть достигнуто лишь за счет увеличения ее щелочности, известный способ по своей технической сущности не может решать задачу существенного снижения щелочности при кондиционировании воды. Это подтверждается и нашими данными при кондиционировании по известному способу [2] известкованной воды (pH 10,1; щелочность 1,2; жесткость 1,8; содержание анионов сильных кислот 1,4 мг-экв/кг) и природной воды (pH 7,1; щелочность 4,0; жесткость 4,8; содержание анионов сильных кислот 2,4 мг-экв/кг) слабокислотным карбоксильным катионитом Lewatit CNP 80. Так, остаточная щелочность кондиционированных по известному способу [2], известкованной и природной вод составляет 0,60-1,1 и 2,5-3,8 мг-экв/кг соответственно (таблица 1, примеры 19-22; таблица 2, примеры 14,15). Из вышеизложенного следует, что проблема улучшения качества кондиционированной воды за счет снижения ее щелочности при одновременном глубоком умягчении актуальна и важна. Действительно, например, относительная щелочность воды (отношение щелочности воды к сумме щелочности и содержания анионов сильных кислот), предназначенной для питания котлов давлением 3,9 МПа с заклепочными соединениями не может превышать 20% при жесткости не более 5 и 10 мкг-экв/кг в зависимости от вида топлива /Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М. : Энергоатомиздат, 1989. - с.147, 149/ [3]. Для указанных выше составов известкованной и природной вод предельно допустимая величина относительной щелочности соответствует щелочностям кондиционированных вод 0,35 и 0,6 мг- экв/кг соответственно. В случае применения воды для подпитки теплосети щелочность и жесткость воды регламентируются исходя из условий, исключающих образование карбонатных отложений [3, с. 154 - 155], которые определяются в зависимости от режима эксплуатации. В основу изобретения поставлена задача разработать такой способ кондиционирования воды, который обеспечил бы за счет изменения рабочей формы слабокислотного катионита достижение технического результата - повышения качества кондиционированной воды вследствие уменьшения щелочности при ее глубоком умягчении, с одновременным достижением высокой рабочей емкости катионита и низких удельных расходов реагентов (кислоты и щелочи). Дополнительный положительный результат в предлагаемом способе достигается за счет применения вместо товарных реагентов (кислоты и щелочи) отходов производства - отработанных регенерационных растворов H- и OH-ионитных фильтров. Для решения поставленной задачи предлагается способ кондиционирования воды, включающий обработку воды в ионообменном фильтре с загрузкой слабокислотным катионитом в смешанной кислотно-солевой форме с одно- и двухзарядными катионами и его регенерацию, в котором, согласно изобретению, в загрузке используют катионит с суммарным содержанием солевых форм 15-65% моль, причем содержание солевой формы с однозарядными катионами составляет 10-60% моль, с двухзарядными катионами - 5-55% моль; при этом регенерацию осуществляют отработанными регенерационными растворами H- и OH- ионитных фильтров. Отличительными признаками предлагаемого способа кондиционирования воды по сравнению с известным [2] являются использование карбоксильного катионита с меньшим суммарным содержанием солевых форм (15-65% моль) и солевой формы с однозарядными катионами (10-60% моль) при заявленном содержании солевой формы с двухзарядными катионами (5-55% моль), что соответствует содержанию 35-85% моль кислой формы в катионите. Наличие в карбоксильном катионите 5-55% моль солевой формы с двухзарядными катионами при содержании 10-60% моль солевой формы с однозарядными катионами обеспечивает получение глубоко умягченной воды с низкой щелочностью (примеры 1-9 таблицы 1 и 1-8, 10-13 таблицы 2). Полученный результат является неожиданным, так как согласно известным представлениям о влиянии степени насыщенности катионитов извлекаемыми из воды катионами жесткости (двухзарядными ионами) на глубину умягчения воды, следовало ожидать повышения жесткости кондиционированной воды при увеличении содержания в катионите солевой формы с двухзарядными ионами. (Г.К.Фейзиев. Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессоливания воды. М.:Энергоатомиздат.-1988. -с.40-45) [4]. Действительно, согласно нашим данным (примеры 1-9 таблицы 1 и 1-8, 10-13 таблицы 2), при содержании солевой формы с двухзарядными катионами в заявляемых пределах по предлагаемому способу получена кондиционированная вода с низкой щелочностью и той же жесткостью, что и по известному способу [2], в котором солевая форма с двухзарядными катионами отсутствовала (примеры 19 таблицы 1 и 14 таблицы 2). При этом предлагаемый способ позволяет получить воду со значительно меньшей щелочностью (0,35 мг-экв/кг, таблица 1; 0,6 мг-экв/кг, таблица 2), чем известный (0,6-1,1 мг-экв/кг, таблица 1; 2,5-3,8 мг-экв/кг, таблица 2). Так как известно [1, стр. 111], что при отсутствии солевой формы с однозарядным катионом в карбоксильном слабокислотном катионите (при "голодной" регенерации катионита только кислотой) остаточная жесткость фильтрата на 0,7-1,5 мг-экв/кг превышает некарбонатную жесткость исходной воды (т.е. глубокого умягчения достичь невозможно), а щелочность фильтрата также высока и составляет 0,7-1,5 мг-экв/кг, можно заключить, что высокая степень умягчения воды в предлагаемом способе обеспечивается содержанием в катионите 10-60% моль солевой формы с однозарядным катионом. С другой стороны, согласно описанию способа [2], повышение содержания в слабокислотном катионите солевой формы с однозарядным катионом в пределах 70-96% моль сопровождается возрастанием pH кондиционированной воды от 7,2 до 9 при исходном pH 5, т.е. приводит к повышению щелочности кондиционированной воды. Таким образом, согласно информации, приведенной в [1,2], следует ожидать, что содержание в катионите солевой формы с однозарядным ионом 10-60% моль, обеспечивающее глубокое умягчение воды, не позволит получить воду со щелочностью менее 0,7 мг-экв/кг. Однако данные таблиц 1,2 свидетельствуют, что при реализации предлагаемого способа достигается щелочность глубоко умягченной воды не более 0,35 мг- экв/кг (известкованная вода, таблица 1) и не более 0,6 мг-экв/кг (природная вода, таблица 2). Таким образом, получение кондиционированной умягченной воды с низкой щелочностью по предлагаемому способу не является следствием использования известных приемов, а гарантируется, с одной стороны (глубокое умягчение), содержанием солевой формы с однозарядными катионами в пределах 10-60% и солевой формы с двухзарядными катионами не более 55% моль, а с другой (существенное снижение щелочности) - заявляемыми пределами суммарного содержания солевых форм, что обеспечивает наличие кислой формы катионита в пределах 35-85% моль, и верхним пределом содержания солевой формы с однозарядными катионами (60% моль). Кроме того, заявляемые пределы содержания солевых форм катионита обеспечивают получение значительных объемов кондиционированной воды, а следовательно, и высокую рабочую емкость катионита, которая составляет 413 - 2782 мг-экв/дм3, и низкие удельные расходы реагентов. По известному способу [2] кондиционированную воду такого же качества получить невозможно, что не позволяет определить рабочую емкость катионита и удельные расходы реагентов. Заявляемые содержания солевой формы катионита с двухзарядными катионами позволяют применять для регенерации катионита не только товарные (чистые) кислоты, но и загрязненные солями двухзарядных катионов растворы кислот, являющиеся отходами производства, в частности отработанные регенерационные растворы Н-катионитных фильтров установок обессоливания воды. При этом наличие двухзарядных катионов в растворе реагента не влияет на качество кондиционированной воды, рабочую емкость ионита, удельные расходы кислоты (таблица 2, примеры 1,6-8; 10-13). Заявляемые содержания солевой формы с однозарядными катионами и суммы солевых форм гарантируют не только получение кондиционной воды высокого качества, но и возможность использования для регенерации катионита с той же эффективностью вместо товарной щелочи растворов щелочи, загрязненных солями одноименных однозарядных катионов, являющихся отходами производства, в частности отработанных регенерационных растворов OH-ионитных фильтров. Предлагаемый способ кондиционирования воды обеспечивает достижение следующих технических показателей: при обработке предварительно известкованной воды: щелочность не более 0,35 мг-экв/кг; жесткость - не более 5 мкг-экв/кг; рабочая обменная емкость катионита - 413 - 2782 мг-экв/дм3; удельный расход кислоты - 1,1 - 2,1 экв/экв; удельный расход щелочи -0,6 - 1,9 экв/экв; при кондиционировании природной воды: щелочность - не более 0,6 мг- экв/кг; жесткость - не более 100 мкг-экв/кг; рабочая обменная емкость - 658 - 1739 мг-экв/дм3; удельный расход кислоты - 1,1- 1,3 экв/экв; удельный расход щелочи -0,5-3,3 экв/экв. Таким образом, совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - повышения качества кондиционированной воды за счет уменьшения щелочности при ее глубоком умягчении с одновременным достижением высокой рабочей емкости катионита и низких удельных расходов реагентов (кислоты и щелочи), а также возможности использования вместо товарных реагентов отходов производства, содержащих кислоту и щелочь, в частности отработанных регенерационных растворов H- и OH-ионитных фильтров. Использование предложенного способа позволяет улучшить экологические показатели процессов умягчения и обессоливание воды при их реализации на одном и том же хозяйственном объекте - уменьшить сброс солей в окружающую среду за счет исключения использования товарных реагентов при умягчении воды в результате использования для регенерации слабокислотного катионита установки умягчения и обесщелачивания воды отходов обессоливающей установки. Способ реализуется следующим образом. Исходную воду пропускают через ионообменный фильтр с загрузкой слабокислотным катионитом в смешанной кислотно-солевой форме с суммарным содержанием солевых форм 15-65% моль; причем содержание солевой формы с однозарядным катионом составляет 10-60% моль; с двухзарядными (извлекаемыми из воды) катионами - 5-55% моль. Исходной водой является природная или предварительно известкованная вода (состав воды приведен ранее). В результате получают фильтрат - кондиционированную воду с жесткостью и щелочностью на уровне требуемых показателей (жесткость - 10 или 5 мкг- экв/кг, щелочность 0,35 мг-экв/кг в случае применения воды для подпитки котлов низкого давления или жесткость - 100 мкг-экв/кг, щелочность - 0,6 мг-экв/кг при использовании кондиционированной воды для подпитки теплосети). После достижения заданной предельно допустимой жесткости или щелочности фильтрата (кондиционированной воды) катионит регенерируют с целью десорбции двухзарядных катионов кальция и магния (ионов жесткости) раствором, содержащим кислоту. Для этого используют раствор чистой кислоты или отработанный регенерационный раствор H-фильтров, содержащий кислоту. Раствор кислоты пропускают через катионит в количестве, обеспечивающем заданное остаточное содержание в катионите солевой формы с двухзарядными катионами (согласно изобретению 5-55% моль). Отрегенерированный кислотой катионит отмывают водой, вытесняя из межзернового пространства избыток кислоты и соли двухзарядных катионов, а затем обрабатывают раствором, содержащим щелочной реагент. В качестве раствора щелочного реагента могут использоваться растворы гидроксида, карбоната или бикарбоната щелочного металла или аммония, а также отработанные регенерационные растворы ОН- ионитных фильтров, содержащие наряду с перечисленными щелочными реагентами соли щелочного металла или аммония с хлорид-, сульфат- и нитрат-ионами. Количество раствора щелочного реагента подбирают таким образом, чтобы обеспечить получение катионита с содержанием солевой формы с однозарядным катионом 10-60% моль при суммарном содержании солевых форм 15-65% моль. Обработанный щелочным реагентом катионит отмывают водой и используют в следующем цикле кондиционирования воды. Жесткость и щелочность воды определяют по общепринятым методикам /Справочник химика-энергетика. Под общей редакцией С.М.Гурвича. М.: Энергия. - 1972. т.1. с. 391-397/ [5]. Пример реализации предложенного способа. В стеклянную колонку загружено 100 см3 слабокислотного катионита Lewatit CNP 80 (в пересчете на кислую форму), имеющего полную обменную емкость 4400 мг-экв/дм3. 40% моль (1760 мг-экв/дм3) ионогенных групп катионита находится в солевой форме с однозарядным катионом натрия, 15% моль (660 мг-экв/дм3) ионогенных групп - в солевой форме с двухзарядными извлекаемыми из воды катионами жесткости (кальция и магния). Суммарная доля солевых форм составляет 55% моль (2420 мг-экв/дм3). Через катионит пропускают предварительно известкованную воду следующего состава, мг-экв/кг: жесткость-1,8; щелочность-1,2; анионы сильных кислот-1,4; pH-10,1. Требования к кондиционированной воде: жесткость - не более 5 мкг- экв/кг; относительная щелочность - не более 20%, что соответствует для указанного состава исходной воды щелочности не более 0,35 мг-экв/кг. Обработанную в колонке воду собирают в емкость и периодически анализируют на содержание ионов жесткости и щелочность: каждый из этих параметров в фильтрате не должен превышать предельно допустимого значения. Пропускание воды прекратили после достижения значения величины жесткости 5 мкг- экв/кг. Щелочность фильтрата оказалась равной 0,32 мг-экв/кг. Получено 150 дм3 кондиционированной воды. Катионит поглотил 269,3 мг-экв ионов жесткости. Качество кондиционированной воды соответствует требованиям. Рабочая емкость катионита составила 1501,795/0,1 = 2693 мг-экв/дм3. Отработанный катионит регенерируют, для чего через колонку пропускают 3 дм3 0,1 н. серной кислоты (ГОСТ 4204-77) и отмывают 1 дм3 воды. Отработанный регенерационный раствор объемом 4 дм3 анализируют на содержание ионов жесткости. В растворе оказалось 270 мг-экв ионов жесткости. Таким образом, в раствор вытеснено то же количество ионов жесткости, что поглощено в рабочем цикле. Удельный расход серной кислоты на регенерацию катионита равен: 1003/270=1,1 экв/экв. Через отрегенерированный кислотой катионит фильтруют 0,176 дм3 1н. раствора гидроксида натрия (ГОСТ 4328-77), а затем 0,5 дм3 воды. В отработанном растворе гидроксида натрия не обнаружено. Таким образом катионит поглотил 1760 мг-экв гидроксида натрия, что привело к переводу в солевую форму с однозарядным катионом 1760 мг-экв/дм3 ионогенных групп катионита (40%). Удельный расход гидроксида натрия составил 176 / 270 = 0,7 экв/экв. Поскольку исходный катионит содержал 660 мг-экв/дм двухзарядных катионов, поглотил из воды 269,3 мг-экв таких катионов, а при его регенерации кислотой десорбировано практически такое же количество двухзарядных катионов (270 мг-экв), то отрегенерироранный катионит содержит 659 мг-экв/дм3 двухзарядных катионов или 15% моль. Следовательно, в результате регенерации получен катионит с суммарным содержанием солевых форм 55% моль, причем содержание солевой формы с однозарядным катионом составляет 40% моль, а с двухзарядными - 15% моль. Для определения предельных значений содержаний в катионите суммы солевых форм, солевых форм с однозарядными и двухзарядными катионами были проведены опыты, идентичные описанному выше примеру, в которых указанные соотношения солевых форм варьировались. Результаты представлены в таблице 1. Установлено, что заявляемые суммарное содержание солевых форм, солевых форм с одно- и двухзарядными катионами выбраны из условий, обеспечивающих высокое качество кондиционированной воды (жесткость - не более 5 мкг-экв/кг, щелочность - не более 0,35 мг-экв/кг) при достижении высокой рабочей емкости катионита (413 - 2693 мг-экв/дм3) и низких удельных расходов реагентов (кислоты- 1,1 - 2,1 экв/экв; щелочи - 0,6 - 1,9 экв/экв поглощенных ионов жесткости). При запредельном уменьшении содержания солевой формы с однозарядным катионом до величины меньшей, чем 10% моль, или при запредельном повышении доли двухзарядных катионов свыше 55% моль возрастает жесткость кондиционированной воды (примеры 10,11,13,17 таблицы 1). При превышении верхних пределов содержаний солевой формы с однозарядным катионом (например, 65% моль) и суммы солевых форм (например, 70% моль) повышается щелочность обработанной воды (примеры 14,16 таблицы 1), что не позволяет получить воду с требуемой щелочностью. Нижний предел содержания солевой формы с двухзарядными катионами (5% моль) выбран из условия сохранения низкого удельного расхода кислоты на регенерацию катионита (примеры 2,8,9,12,15 таблицы 1). При запредельном снижении суммарного содержания солевых форм, возможном при запредельном снижении содержания солевых форм с одно- или двухзарядными катионами (например, однозарядным), получаем воду с высокой жесткостью (более 50 мкг- экв/кг) (пример 18 таблицы 1). С целью определения эффективности применения различных реагентов (отработанных регенерационных растворов H-фильтров вместо серной кислоты, отработанных регенерационных растворов OH-фильтров, а также гидроксидов калия и аммония, карбоната натрия, бикарбоната натрия вместо гидроксида натрия) для регенерации слабокислотного катионита, были проведены опыты, идентичные описанному выше примеру, как с той же известкованной водой, так и природной водой состава, мг-экв/кг: жесткость - 4,8; щелочность - 4,0; анионы сильных кислот - 2,4; pH-7,1. Для природной воды указанного состава относительной щелочности 20% соответствует щелочность 0,6 мг-экв/кг. Катионит отключали на регенерацию при достижении жесткостью фильтрата значения 100 мкг-экв/кг. Результаты приведены в таблице 2. Как вытекает из приведенных примеров, применение для регенерации катионита отработанных регенерационных растворов H- и OH-ионитных фильтров вместо товарных реагентов не сказывается на качестве кондиционированной воды, рабочей емкости катионита и удельных расходах реагентов и позволяет удешевить процесс за счет использования отходов производства (примеры 6,8,11-13 таблицы 2). Преимущества предложенного способа по сравнению с известным подтверждаются данными таблиц 1 и 2. Использование предложенного способа кондиционирования воды позволяет повысить качество кондиционированной воды за счет уменьшения в 1,7-6 раз щелочности при достижении глубокого умягчения на уровне, не превышающем 5-10 мкг-экв/кг при обработке предварительно известкованной воды и 100 мкг-экв/кг при кондиционировании природной воды с одновременным достижением высокой рабочей емкости катионита (413-2782 мг-экв/дм3) и низких удельных расходов реагентов - кислоты (1,1 - 2,1) и щелочи (0,5 - 3,3 экв/экв). Следует подчеркнуть, что применение предложенного способа позволяет удешевить процесс за счет использования для получения кондиционированной воды отходов производства и достичь уменьшения сброса солей в окружающую среду за счет применения отходов вместо товарных реагентов.

Формула изобретения

1. Способ кондиционирования воды, включающий обработку воды в ионообменном фильтре с загрузкой слабокислотным катионитом в смешанной кислотно-солевой форме с одно- и двухзарядными катионами и его регенерацию, отличающийся тем, что в загрузке используют катионит с суммарным содержанием солевых форм 15 - 65% моль, причем содержание солевой формы с однозарядными катионами составляет 10 - 60% моль, с двухзарядными катионами - 5 - 55% моль. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерацию осуществляют отработанными регенерационными растворами Н- и ОН-ионитных фильтров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

B-9

Б-9

Здоровый образ жизни как элемент цивилизованности и фактор сохранения здоровья. Санитарная пропаганда (формы, методы).Определение «здоровый образ жизни», значение наследственных факторов и образа жизни в формировании здоровья, формы личностного поведения, направленные на укрепление защитных сил организма, борьба с вредными привычками, значение государственных мероприятий в реализации принципов здорового образа жизни, формы и методы пропаганды здорового образа жизни.

Образ жизни - это система взаимоотношений человека с самим собой и факторами внешней среды. Под взаимоотношениями подразумевается сложный комплекс действий и переживаний, наличие полезных или вредных привычек.Для сохранения здоровья обмен человека с окружающей средой должен соответствовать определенным требованиям. Система жизни, в которой эти требования удовлетворяются в достаточной степени и в оптимальном режиме, что позволяет сохранить здоровье на безопасном уровне, получила название здорового образа жизни. Поскольку люди различны по своим конституциональным свойствам, то и здоровый образ жизни у каждого человека имеет свои индивидуальные особенности . Образ жизни человека зависит от пола, возраста, состояния здоровья, условий обитания (климат, жилище), экологических условий (питание, одежда, работа, отдых), наличия полезных привычек (соблюдение гигиены, закаливание), отсутствия вредных привычек (курение, пьянство, гиподинамия).

Здоровый образ жизни - осознанная деятельность, направленная на сохранение и улучшение здоровья людей, как условия и предпосылки осуществления и развития других сторон и аспектов образа жизни человека. ЗОЖ является важным фактором здоровья (повышает трудовую активность, создает физический и душевный комфорт, активизирует жизненную позицию, защитные силы организма, укрепляет общее состояние, снижает частоту заболеваний и обострений хронических заболеваний).

Никакие пожелания, приказы, наказания не могут заставить человека вести здоровый образ жизни, охранять и укреплять собственное здоровье, если человек сам не будет сознательно формировать собственный стиль здорового поведения.

I) Личностное поведение направленное на сохранение и укрепление здоровья:

Рациональный режим труда.

Рациональное питание.

Двигательная активность, занятия физкультурой.

Закаливание.

Психогигиена.

Гигиена половой жизни.

Динамическое слежение за собственным здоровьем.

Закаливание - система мероприятий, повышающая резистентность организма к резким изменением метеоусловий. Оно достигается путем рационального воздействия на организм холода, тепла, лучистой энергии при использовании таких природных факторов как воздух, вода, солнце. Основным фактором, определяющим состояние закаленности, является совершенствование терморегуляторных процессов.

Принципы закаливания:

-постепенность (уменьшение температуры воды, увеличение времени пребывания).

- Систематичность.

- Комплексность - временное воздействие всех разнообразных средств.

II) Личностное поведение, направленное на устранение вредных привычек.

  1. Отказ от курения.

  2. Отказ от злоупотребления спиртными напитками.

  3. Отказ от употребления наркотических средств.

4)Отказ от самолечения

В соответствии с приказами Министерства здравоохранения РФ пропаганда ЗОЖ является обязанностью каждого медицинского работника. При этом используются методы устной, печатной, наглядной (изобразительной) и комбинированной пропаганды. 1.Метод устной пропаганды является наиболее эффективным. Это самый популярный, экономичный, простой и доступный в организационном отношении метод. Он включает следующие средства пропаганды: лекции, беседы, дискуссии, конференции, кружковые занятия, викторины. 2.Метод печатной пропаганды охватывает широкие слои населения. Он включает статьи, санитарные листки, памятки, листовки, стенные газеты, журналы, буклеты, брошюры, книги, лозунги. 3. Изобразительная:

- натурные объекты – приборы, аппараты, средства оказания первой помощи.

- объемные – муляжи

- плоскостные – листовки

4.Комбинированный метод — метод массовой пропаганды, при которой происходит одновременное воздействие на слуховые и зрительные анализаторы.(фильмы, спектакли и т.д.)

Научно-методическим и координационным звеном в организации пропаганды здорового образа жизни в республиках, областях, краях, городах и районах являются центры медицинской профилактики. Они находятся в ведомстве комитетов по здравоохранению административных территорий. Основные направления деятельности: консультации жителей региона по вопросам охраны здоровья, профилактики заболеваний; формирование гигиенических навыков, грамотного гигиенического поведения; борьба с вредными для здоровья привычками; преодоление факторов риска для здоровья; профилактическое лечение; формирование у населения установки на здоровый образ жизни. В центрах медицинской профилактики работают кабинеты: рационального питания, физической культуры, психогигиены и гигиены умственного труда, гигиены быта, профилактики вредных для здоровья привычек, брачно-семейных отношений, генетики (брака и семьи), профессионального ориентирования, регламентации (аутотренинга) и др. Центры координируют организационную и методическую деятельность всех медицинских учреждений (поликлиник, диспансеров, центров ГСЭН и др.) по вопросам пропаганды здорового образа жизни, по обеспечению учебно-методической и информационной литературой.

ВОПРОС 39.

Современные методы улучшения качества питьевой воды. Сущность понятия «кондиционирования качества воды», классификация методов кондиционирования, осветление и обесцвечивание воды; способы осветления, обеззараживание воды (сущность, способы обеззараживания), специальная обработка воды и её способы.

Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности. В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей воды, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов. Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса, параметров называют кондиционированием воды. Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения воды, а затем вводятся соответствующие реагенты.

Методы кондиционирования воды. I. Общие: а) обесцвечивание, б) осветление, в) обеззараживание.

II. Специальные – при наличие веществ не устранимых общими.

Классификация технологий по цели обработки воды

  • Улучшение органолептики воды, воспринимаемых человеком и его органами чувств, включая привкус, мутность, запах, температуру, плёнки, окраску и пр.

  • Обеспечение эпидемиологически безопасных свойств воды.

  • Улучшение газового состава после удаления из воды сероводорода, свободной углекислоты, метана, кислорода и прочих веществ.

  • Удаление вредных элементов и органики, которая трудно окисляется, которые образуются в процессе обработки воды посредством обратного осмоса, нанофильтрации, биосорбции и иных методов.

  • К методам, обеспечивающим безопасность воды в эпидемиологическом плане, относят: хлорирование, электроимпульсную обработку, УФ-облучение и озонирование. 

  • Хлорирование  Включает добавление хлора в воду для остановки в ней роста животных и растительных микроорганизмов, бактерий. При этом прекращаются окислительные процессы органических веществ, уменьшается сила определённых запахов.

  • Электроимпульсная обработка  Базируется на совокупном воздействии окислителей, относящихся к классу природных.

  • УФ-облучение (и электрокоагулянта)  Метод, основанный на воздействии УФ-лучей, эффективно обеззараживающий воду.

  • Озонирование  Технология эта относится к категории экологически чистых методов и базируется на использовании озона – газообразного вещества, обладающего свойствами сильного окислителя.

Под осветлением воды понимают удаление взвешенных веществ.

Обесцвечивание воды – устранение окрашенных коллоидов или истинно растворенных веществ. Осветление и обесцвечивание воды достигается методами отстаивания, фильтрования через пористые материалы и коагулирования. Очень часто эти методы применятся в комбинации друг с другом, например, отстаивание с фильтрованием или коагулирование с отстаиванием и фильтрованием.

Для осветления воды на станциях водоочистки применяется две технологии: это мембранное фильтрование и осаждение.

Фильтрование происходит за счет задержки частиц взвеси снаружи или внутри пористой фильтрующей среды, в то время как осаждение представляет собой процесс выпадения взвешенных веществ в осадок, для чего не осветленную воду задерживают в специальных отстойниках.

Взвешенные частицы осаждаются под действием силы тяжести. Преимущество осаждения - это отсутствие дополнительных энергозатрат при осветлении воды, причем скорость течения процесса напрямую зависит от параметров частиц.  При уменьшенни размера увеличивается время осаждения, то же правило работает и при изменении плотности взвешенных частиц. Осаждение целесообразно применять для осаждения тяжелых, крупных взвесей.

Фильтрование может обеспечить практически любое качество осветления воды. Однако, при этом способе осветления воды необходимы дополнительные затраты энергии, которые служат для преодоления гидравлического сопротивления пористой среды, которая накапливает взвешенные частицы и со временем повышает сопротивление. Для предотвращения этого необходимо проводить профилактическую очистку пористого материала, которая восстанавливает первоначальные свойства фильтра.

С увеличением концентрации взвешенных веществ в воде повышается и необходимая степень осветления. Эффект осветления может быть повышен при использовании химической обработки воды, что обуславливает применения вспомогательных процессов, таких как: коагуляция, флокуляция и химическое осаждение.

Коагуляция – образование и осаждение в жидкой фазе гидроксидов железа или алюминия с адсорбционными на них коллоидами загрязнений и соосажденными гидроксидами тяжелых металлов.

Флокуляция – процесс агрегации частиц, основанный на их взаимодействии с молекулами высокомолекулярного вещества, которое называют флокулянт.

Химическое осаждение – образование и осаждение в жидкой фазе малорастворимых кристаллических осадков с осажденными ионами загрязнений.

Под обеззараживаниемпитьевой воды понимают мероприятия поуничтожению в воде бактерий и вирусов, вызывающих инфекционные заболевания.

По способу воздействия на микроорганизмы методы обеззараживания воды подразделяются нахимические, или реагентные; физические, или безреагентные, и комбинированные.В первом случае должный эффект достигается внесением в воду биологически активных химических соединений; безреагентные методы обеззараживания подразумевают обработку воды физическими воздействиями, а в комбинированных используются одновременно химическое и физическое воздействия.

К химическим способам обеззараживания питьевой воды относят ее обработку окислителями: хлором,озономи т. п., а также ионами тяжелых металлов. К физическим – обеззараживание ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком и т. д. Перед обеззараживанием вода обычно подвергается очистке фильтрацией и (или) коагуляцией, при которой удаляются взвешенные вещества, яйца гельминтов и значительная часть микроорганизмов.

При химических способах обеззараживания питьевой воды для достижения стойкогообеззараживающего эффектанеобходимо правильно определить дозу вводимого реагента и обеспечить достаточную длительность его контакта с водой. Доза реагента определяется пробным обеззараживанием или расчетными методами. Для поддержания необходимого эффекта при химических способах обеззараживания питьевой воды доза реагента рассчитывается с избытком (остаточный хлор, остаточный озон), гарантирующим уничтожение микроорганизмов, попадающих в воду некоторое время после обеззараживания.

При физических способах необходимо подвести к единице объема воды заданное количество энергии, определяемое как произведение интенсивности воздействия (мощности излучения) на время контакта.

Обеззараживание воды от вирусов . При дозах УФ-излучения и хлора, обеспечивающих одинаковыйэффект обеззараживания по коли-индексу, воздействие ультрафиолета на вирусы (вируцидный эффект) значительно сильнее, чем в случае применения хлора. Озонирование же по вируцидной активности практически не уступает УФ-облучению. Реальные практические дозы для достижения высокого вируцидного эффекта: 0,5–0,8 г/л озона при контакте 12 мин; при УФ-облучении – 16–40 мДж/см3.

Хлорирование – используется хлорная известь, газообразный хлор. При использовании связанного хлора – экспозиция не менее 60 мин (не менее 25% активного хлора). При использовании газообразного хлора – не менее 30 мин. В воде обнаруживается связанный остаточный хлор – 0,7-0,8 мг/л (пошел на обеззараживание) и свободный остаточный хлор – 0,3-0,5 мг/л – эффективность обеззараживания. В концентрациях 0,3-0,5 мг/л хлор не влияет на органолептические показатели. Суммарное количество хлора не более 1,2 мг/л. Хлор-потребность – количество хлора необходимое для обеззараживания = хлорпоглощаемости (связанный остаточный хлор + свободный остаточный хлор). Свободный остаточный хлор проверяют перед подачей воды в водоразборную сеть. Озонирование. Содержание озона не более 0,3 мг/л.

Специальные методы:

1) дезодорация – путем аэрировнаия (распыление воды с целью устранения неприятного запаха и насыщения кислородом),

2) дегазация путем аэрирования,

3) опреснение с помощью ионообменных колонок и дистиляции.

4) умягчение

5) обезжелезивание

а) коагуляция

б) аэрирование

в) ионообменные смолы;

6) фторирование или обесфторивание.

В магазине было куплено 700 грамм севрюги горячего копчения,

более половины которой было съедено членами семьи в течении дня. Однако утром следующего дня лишь у дочери появились жалобы на головокружение, боли в животе, рвоту. Вызванный участковый врач

выявил неравномерное расширение зрачков, птоз, гнусавую речь, частый пульс, температуру 35ºС . С диагнозом «бульбарная форма полиомиелита » девочка была госпитализирована и через несколько часов умерла.

1). Поставьте правильный диагноз и, обоснуйте его.

2). Классифицируйте заболевание.

3). Что необходимо сделать для подтверждения диагноза?

4). Укажите меры профилактики

studfiles.net

способ кондиционирования воды - патент РФ 2163892

Изобретение относится к ионообменной технологии кондиционированной воды, в частности кондиционирования воды с временной и постоянной жесткостью, и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Для осуществления способа обработку воды ведут в ионообменном фильтре с загрузкой слабокислотным катионитом в смешанной кислотно-солевой форме с суммарным содержанием солевых форм, 15 - 65% моль, содержание солевой формы с однозарядными катионами составляет 10 - 60% моль, с двухзарядными катионами - 5 - 55% моль; причем регенерацию осуществляют отработанными регенерационными растворами Н- и ОН-ионитных фильтров. Реализация способа позволяет повысить качество кондиционированной воды за счет уменьшения в 1,7 - 6 раз щелочности при достижении глубокого умягчения с одновременным достижением высокой рабочей емкости катионита (413 - 2782 мг-экв/дм3) и низких удельных расходов реагентов - кислоты (1,1 - 2,1) и щелочи (0,5 - 3,3 экв/экв). Применение предложенного способа позволяет удешевить процесс за счет использования для получения кондиционированной воды отходов производства и достичь уменьшения сброса солей в окружающую среду. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к ионообменной технологии кондиционирования воды, в частности кондиционирования воды с временной и постоянной жесткостью,и может быть использовано в теплоэнергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Известен способ кондиционирования воды с временной и постоянной жесткостью за счет ее умягчения и уменьшения щелочности /СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР.-М.: Стройиздат, 1985.- 136 с./ [1]. Согласно способу [1] вода обрабатывается последовательно в двух ионообменных фильтрах. Первый фильтр содержит слабокислотный катионит, регенерируемый кислотой, а второй по ходу воды фильтр содержит сульфокатионит, регенерируемый раствором хлорида натрия. Остаточная жесткость обработанной воды составляет 0,01 мг-экв/кг, щелочность - 0,7 мг-экв/кг, удельный расход кислоты - 1 экв/экв удаляемых катионов временной жесткости, удельный расход хлорида натрия - не менее 100 г/экв удаляемых ионов постоянной жесткости, рабочая емкость карбоксильного катионита - 500-600 мг-экв/дм3, рабочая емкость сульфокатионита - не более 1350 мг-экв/дм3. Недостатками способа [1] являются значительные жесткость и щелочность фильтрата, высокие удельные расходы реагентов, низкая рабочая емкость карбоксильного катионита, большие сбросы водорастворимых солей вследствие неполного использования хлорида натрия для регенерации сульфокатионита и дорогостоящее аппаратурное оформление процесса из-за двухстадийной технологии обработки воды. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ кондиционирования воды в ионообменном фильтре в одну стадию на слабокислотном катионите в смешанной кислотно-солевой форме /Патент N 4083782 США МКИ С 02 В 1/76 Способ кондиционирования воды // R.Kunin- Опубл. 11.04.78/ [2]. Согласно известному способу [2] вода с временной и постоянной жесткостью (pH около 5) обрабатывается на ионообменном фильтре, содержащем слабокислотный катионит (Амберлит IRC 50) в смешанной кислотно-солевой форме, причем в солевой форме находится 70-96% обменных групп катионита. Согласно описанию способа под солевой формой понимается как перевод указанной доли ионогенных групп в солевую форму только с однозарядными катионами щелочных металлов (натрия, калия, лития) или аммония, так и перевод той же доли ионогенных групп в смешанную солевую форму, в которой кроме однозарядных катионов щелочных металлов или аммония присутствуют двухзарядные извлекаемые из воды катионы, такие как кальций и магний. В смешанную кислотно-солевую форму слабокислотный катионит переводят путем последовательной обработки регенерационными растворами, содержащими кислоту и щелочной реагент (гидроксид, карбонат или бикарбонат однозарядного иона). Известный способ [2] позволяет глубоко умягчить воду и за счет повышения щелочности воды повысить ее pH от 5 до 7-9,5. Рабочая емкость слабокислотного катионита Amberlite IRC 50 по ионам жесткости в известном способе [2] составляет 687- 1830 мг-экв/дм3. Таким образом, известный способ направлен на глубокое умягчение кислых вод с одновременным повышением их pH до величин 7,0 - 9,5. Поскольку повышение pH кондиционированной воды может быть достигнуто лишь за счет увеличения ее щелочности, известный способ по своей технической сущности не может решать задачу существенного снижения щелочности при кондиционировании воды. Это подтверждается и нашими данными при кондиционировании по известному способу [2] известкованной воды (pH 10,1; щелочность 1,2; жесткость 1,8; содержание анионов сильных кислот 1,4 мг-экв/кг) и природной воды (pH 7,1; щелочность 4,0; жесткость 4,8; содержание анионов сильных кислот 2,4 мг-экв/кг) слабокислотным карбоксильным катионитом Lewatit CNP 80. Так, остаточная щелочность кондиционированных по известному способу [2], известкованной и природной вод составляет 0,60-1,1 и 2,5-3,8 мг-экв/кг соответственно (таблица 1, примеры 19-22; таблица 2, примеры 14,15). Из вышеизложенного следует, что проблема улучшения качества кондиционированной воды за счет снижения ее щелочности при одновременном глубоком умягчении актуальна и важна. Действительно, например, относительная щелочность воды (отношение щелочности воды к сумме щелочности и содержания анионов сильных кислот), предназначенной для питания котлов давлением 3,9 МПа с заклепочными соединениями не может превышать 20% при жесткости не более 5 и 10 мкг-экв/кг в зависимости от вида топлива /Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М. : Энергоатомиздат, 1989. - с.147, 149/ [3]. Для указанных выше составов известкованной и природной вод предельно допустимая величина относительной щелочности соответствует щелочностям кондиционированных вод 0,35 и 0,6 мг- экв/кг соответственно. В случае применения воды для подпитки теплосети щелочность и жесткость воды регламентируются исходя из условий, исключающих образование карбонатных отложений [3, с. 154 - 155], которые определяются в зависимости от режима эксплуатации. В основу изобретения поставлена задача разработать такой способ кондиционирования воды, который обеспечил бы за счет изменения рабочей формы слабокислотного катионита достижение технического результата - повышения качества кондиционированной воды вследствие уменьшения щелочности при ее глубоком умягчении, с одновременным достижением высокой рабочей емкости катионита и низких удельных расходов реагентов (кислоты и щелочи). Дополнительный положительный результат в предлагаемом способе достигается за счет применения вместо товарных реагентов (кислоты и щелочи) отходов производства - отработанных регенерационных растворов H- и OH-ионитных фильтров. Для решения поставленной задачи предлагается способ кондиционирования воды, включающий обработку воды в ионообменном фильтре с загрузкой слабокислотным катионитом в смешанной кислотно-солевой форме с одно- и двухзарядными катионами и его регенерацию, в котором, согласно изобретению, в загрузке используют катионит с суммарным содержанием солевых форм 15-65% моль, причем содержание солевой формы с однозарядными катионами составляет 10-60% моль, с двухзарядными катионами - 5-55% моль; при этом регенерацию осуществляют отработанными регенерационными растворами H- и OH- ионитных фильтров. Отличительными признаками предлагаемого способа кондиционирования воды по сравнению с известным [2] являются использование карбоксильного катионита с меньшим суммарным содержанием солевых форм (15-65% моль) и солевой формы с однозарядными катионами (10-60% моль) при заявленном содержании солевой формы с двухзарядными катионами (5-55% моль), что соответствует содержанию 35-85% моль кислой формы в катионите. Наличие в карбоксильном катионите 5-55% моль солевой формы с двухзарядными катионами при содержании 10-60% моль солевой формы с однозарядными катионами обеспечивает получение глубоко умягченной воды с низкой щелочностью (примеры 1-9 таблицы 1 и 1-8, 10-13 таблицы 2). Полученный результат является неожиданным, так как согласно известным представлениям о влиянии степени насыщенности катионитов извлекаемыми из воды катионами жесткости (двухзарядными ионами) на глубину умягчения воды, следовало ожидать повышения жесткости кондиционированной воды при увеличении содержания в катионите солевой формы с двухзарядными ионами. (Г.К.Фейзиев. Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессоливания воды. М.:Энергоатомиздат.-1988. -с.40-45) [4]. Действительно, согласно нашим данным (примеры 1-9 таблицы 1 и 1-8, 10-13 таблицы 2), при содержании солевой формы с двухзарядными катионами в заявляемых пределах по предлагаемому способу получена кондиционированная вода с низкой щелочностью и той же жесткостью, что и по известному способу [2], в котором солевая форма с двухзарядными катионами отсутствовала (примеры 19 таблицы 1 и 14 таблицы 2). При этом предлагаемый способ позволяет получить воду со значительно меньшей щелочностью (0,35 мг-экв/кг, таблица 1; 0,6 мг-экв/кг, таблица 2), чем известный (0,6-1,1 мг-экв/кг, таблица 1; 2,5-3,8 мг-экв/кг, таблица 2). Так как известно [1, стр. 111], что при отсутствии солевой формы с однозарядным катионом в карбоксильном слабокислотном катионите (при "голодной" регенерации катионита только кислотой) остаточная жесткость фильтрата на 0,7-1,5 мг-экв/кг превышает некарбонатную жесткость исходной воды (т.е. глубокого умягчения достичь невозможно), а щелочность фильтрата также высока и составляет 0,7-1,5 мг-экв/кг, можно заключить, что высокая степень умягчения воды в предлагаемом способе обеспечивается содержанием в катионите 10-60% моль солевой формы с однозарядным катионом. С другой стороны, согласно описанию способа [2], повышение содержания в слабокислотном катионите солевой формы с однозарядным катионом в пределах 70-96% моль сопровождается возрастанием pH кондиционированной воды от 7,2 до 9 при исходном pH 5, т.е. приводит к повышению щелочности кондиционированной воды. Таким образом, согласно информации, приведенной в [1,2], следует ожидать, что содержание в катионите солевой формы с однозарядным ионом 10-60% моль, обеспечивающее глубокое умягчение воды, не позволит получить воду со щелочностью менее 0,7 мг-экв/кг. Однако данные таблиц 1,2 свидетельствуют, что при реализации предлагаемого способа достигается щелочность глубоко умягченной воды не более 0,35 мг- экв/кг (известкованная вода, таблица 1) и не более 0,6 мг-экв/кг (природная вода, таблица 2). Таким образом, получение кондиционированной умягченной воды с низкой щелочностью по предлагаемому способу не является следствием использования известных приемов, а гарантируется, с одной стороны (глубокое умягчение), содержанием солевой формы с однозарядными катионами в пределах 10-60% и солевой формы с двухзарядными катионами не более 55% моль, а с другой (существенное снижение щелочности) - заявляемыми пределами суммарного содержания солевых форм, что обеспечивает наличие кислой формы катионита в пределах 35-85% моль, и верхним пределом содержания солевой формы с однозарядными катионами (60% моль). Кроме того, заявляемые пределы содержания солевых форм катионита обеспечивают получение значительных объемов кондиционированной воды, а следовательно, и высокую рабочую емкость катионита, которая составляет 413 - 2782 мг-экв/дм3, и низкие удельные расходы реагентов. По известному способу [2] кондиционированную воду такого же качества получить невозможно, что не позволяет определить рабочую емкость катионита и удельные расходы реагентов. Заявляемые содержания солевой формы катионита с двухзарядными катионами позволяют применять для регенерации катионита не только товарные (чистые) кислоты, но и загрязненные солями двухзарядных катионов растворы кислот, являющиеся отходами производства, в частности отработанные регенерационные растворы Н-катионитных фильтров установок обессоливания воды. При этом наличие двухзарядных катионов в растворе реагента не влияет на качество кондиционированной воды, рабочую емкость ионита, удельные расходы кислоты (таблица 2, примеры 1,6-8; 10-13). Заявляемые содержания солевой формы с однозарядными катионами и суммы солевых форм гарантируют не только получение кондиционной воды высокого качества, но и возможность использования для регенерации катионита с той же эффективностью вместо товарной щелочи растворов щелочи, загрязненных солями одноименных однозарядных катионов, являющихся отходами производства, в частности отработанных регенерационных растворов OH-ионитных фильтров. Предлагаемый способ кондиционирования воды обеспечивает достижение следующих технических показателей: при обработке предварительно известкованной воды: щелочность не более 0,35 мг-экв/кг; жесткость - не более 5 мкг-экв/кг; рабочая обменная емкость катионита - 413 - 2782 мг-экв/дм3; удельный расход кислоты - 1,1 - 2,1 экв/экв; удельный расход щелочи -0,6 - 1,9 экв/экв; при кондиционировании природной воды: щелочность - не более 0,6 мг- экв/кг; жесткость - не более 100 мкг-экв/кг; рабочая обменная емкость - 658 - 1739 мг-экв/дм3; удельный расход кислоты - 1,1- 1,3 экв/экв; удельный расход щелочи -0,5-3,3 экв/экв. Таким образом, совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - повышения качества кондиционированной воды за счет уменьшения щелочности при ее глубоком умягчении с одновременным достижением высокой рабочей емкости катионита и низких удельных расходов реагентов (кислоты и щелочи), а также возможности использования вместо товарных реагентов отходов производства, содержащих кислоту и щелочь, в частности отработанных регенерационных растворов H- и OH-ионитных фильтров. Использование предложенного способа позволяет улучшить экологические показатели процессов умягчения и обессоливание воды при их реализации на одном и том же хозяйственном объекте - уменьшить сброс солей в окружающую среду за счет исключения использования товарных реагентов при умягчении воды в результате использования для регенерации слабокислотного катионита установки умягчения и обесщелачивания воды отходов обессоливающей установки. Способ реализуется следующим образом. Исходную воду пропускают через ионообменный фильтр с загрузкой слабокислотным катионитом в смешанной кислотно-солевой форме с суммарным содержанием солевых форм 15-65% моль; причем содержание солевой формы с однозарядным катионом составляет 10-60% моль; с двухзарядными (извлекаемыми из воды) катионами - 5-55% моль. Исходной водой является природная или предварительно известкованная вода (состав воды приведен ранее). В результате получают фильтрат - кондиционированную воду с жесткостью и щелочностью на уровне требуемых показателей (жесткость - 10 или 5 мкг- экв/кг, щелочность 0,35 мг-экв/кг в случае применения воды для подпитки котлов низкого давления или жесткость - 100 мкг-экв/кг, щелочность - 0,6 мг-экв/кг при использовании кондиционированной воды для подпитки теплосети). После достижения заданной предельно допустимой жесткости или щелочности фильтрата (кондиционированной воды) катионит регенерируют с целью десорбции двухзарядных катионов кальция и магния (ионов жесткости) раствором, содержащим кислоту. Для этого используют раствор чистой кислоты или отработанный регенерационный раствор H-фильтров, содержащий кислоту. Раствор кислоты пропускают через катионит в количестве, обеспечивающем заданное остаточное содержание в катионите солевой формы с двухзарядными катионами (согласно изобретению 5-55% моль). Отрегенерированный кислотой катионит отмывают водой, вытесняя из межзернового пространства избыток кислоты и соли двухзарядных катионов, а затем обрабатывают раствором, содержащим щелочной реагент. В качестве раствора щелочного реагента могут использоваться растворы гидроксида, карбоната или бикарбоната щелочного металла или аммония, а также отработанные регенерационные растворы ОН- ионитных фильтров, содержащие наряду с перечисленными щелочными реагентами соли щелочного металла или аммония с хлорид-, сульфат- и нитрат-ионами. Количество раствора щелочного реагента подбирают таким образом, чтобы обеспечить получение катионита с содержанием солевой формы с однозарядным катионом 10-60% моль при суммарном содержании солевых форм 15-65% моль. Обработанный щелочным реагентом катионит отмывают водой и используют в следующем цикле кондиционирования воды. Жесткость и щелочность воды определяют по общепринятым методикам /Справочник химика-энергетика. Под общей редакцией С.М.Гурвича. М.: Энергия. - 1972. т.1. с. 391-397/ [5]. Пример реализации предложенного способа. В стеклянную колонку загружено 100 см3 слабокислотного катионита Lewatit CNP 80 (в пересчете на кислую форму), имеющего полную обменную емкость 4400 мг-экв/дм3. 40% моль (1760 мг-экв/дм3) ионогенных групп катионита находится в солевой форме с однозарядным катионом натрия, 15% моль (660 мг-экв/дм3) ионогенных групп - в солевой форме с двухзарядными извлекаемыми из воды катионами жесткости (кальция и магния). Суммарная доля солевых форм составляет 55% моль (2420 мг-экв/дм3). Через катионит пропускают предварительно известкованную воду следующего состава, мг-экв/кг: жесткость-1,8; щелочность-1,2; анионы сильных кислот-1,4; pH-10,1. Требования к кондиционированной воде: жесткость - не более 5 мкг- экв/кг; относительная щелочность - не более 20%, что соответствует для указанного состава исходной воды щелочности не более 0,35 мг-экв/кг. Обработанную в колонке воду собирают в емкость и периодически анализируют на содержание ионов жесткости и щелочность: каждый из этих параметров в фильтрате не должен превышать предельно допустимого значения. Пропускание воды прекратили после достижения значения величины жесткости 5 мкг- экв/кг. Щелочность фильтрата оказалась равной 0,32 мг-экв/кг. Получено 150 дм3 кондиционированной воды. Катионит поглотил 269,3 мг-экв ионов жесткости. Качество кондиционированной воды соответствует требованиям. Рабочая емкость катионита составила 150способ кондиционирования воды, патент № 21638921,795/0,1 = 2693 мг-экв/дм3. Отработанный катионит регенерируют, для чего через колонку пропускают 3 дм3 0,1 н. серной кислоты (ГОСТ 4204-77) и отмывают 1 дм3 воды. Отработанный регенерационный раствор объемом 4 дм3 анализируют на содержание ионов жесткости. В растворе оказалось 270 мг-экв ионов жесткости. Таким образом, в раствор вытеснено то же количество ионов жесткости, что поглощено в рабочем цикле. Удельный расход серной кислоты на регенерацию катионита равен: 100способ кондиционирования воды, патент № 21638923/270=1,1 экв/экв. Через отрегенерированный кислотой катионит фильтруют 0,176 дм3 1н. раствора гидроксида натрия (ГОСТ 4328-77), а затем 0,5 дм3 воды. В отработанном растворе гидроксида натрия не обнаружено. Таким образом катионит поглотил 1760 мг-экв гидроксида натрия, что привело к переводу в солевую форму с однозарядным катионом 1760 мг-экв/дм3 ионогенных групп катионита (40%). Удельный расход гидроксида натрия составил 176 / 270 = 0,7 экв/экв. Поскольку исходный катионит содержал 660 мг-экв/дм двухзарядных катионов, поглотил из воды 269,3 мг-экв таких катионов, а при его регенерации кислотой десорбировано практически такое же количество двухзарядных катионов (270 мг-экв), то отрегенерироранный катионит содержит 659 мг-экв/дм3 двухзарядных катионов или 15% моль. Следовательно, в результате регенерации получен катионит с суммарным содержанием солевых форм 55% моль, причем содержание солевой формы с однозарядным катионом составляет 40% моль, а с двухзарядными - 15% моль. Для определения предельных значений содержаний в катионите суммы солевых форм, солевых форм с однозарядными и двухзарядными катионами были проведены опыты, идентичные описанному выше примеру, в которых указанные соотношения солевых форм варьировались. Результаты представлены в таблице 1. Установлено, что заявляемые суммарное содержание солевых форм, солевых форм с одно- и двухзарядными катионами выбраны из условий, обеспечивающих высокое качество кондиционированной воды (жесткость - не более 5 мкг-экв/кг, щелочность - не более 0,35 мг-экв/кг) при достижении высокой рабочей емкости катионита (413 - 2693 мг-экв/дм3) и низких удельных расходов реагентов (кислоты- 1,1 - 2,1 экв/экв; щелочи - 0,6 - 1,9 экв/экв поглощенных ионов жесткости). При запредельном уменьшении содержания солевой формы с однозарядным катионом до величины меньшей, чем 10% моль, или при запредельном повышении доли двухзарядных катионов свыше 55% моль возрастает жесткость кондиционированной воды (примеры 10,11,13,17 таблицы 1). При превышении верхних пределов содержаний солевой формы с однозарядным катионом (например, 65% моль) и суммы солевых форм (например, 70% моль) повышается щелочность обработанной воды (примеры 14,16 таблицы 1), что не позволяет получить воду с требуемой щелочностью. Нижний предел содержания солевой формы с двухзарядными катионами (5% моль) выбран из условия сохранения низкого удельного расхода кислоты на регенерацию катионита (примеры 2,8,9,12,15 таблицы 1). При запредельном снижении суммарного содержания солевых форм, возможном при запредельном снижении содержания солевых форм с одно- или двухзарядными катионами (например, однозарядным), получаем воду с высокой жесткостью (более 50 мкг- экв/кг) (пример 18 таблицы 1). С целью определения эффективности применения различных реагентов (отработанных регенерационных растворов H-фильтров вместо серной кислоты, отработанных регенерационных растворов OH-фильтров, а также гидроксидов калия и аммония, карбоната натрия, бикарбоната натрия вместо гидроксида натрия) для регенерации слабокислотного катионита, были проведены опыты, идентичные описанному выше примеру, как с той же известкованной водой, так и природной водой состава, мг-экв/кг: жесткость - 4,8; щелочность - 4,0; анионы сильных кислот - 2,4; pH-7,1. Для природной воды указанного состава относительной щелочности 20% соответствует щелочность 0,6 мг-экв/кг. Катионит отключали на регенерацию при достижении жесткостью фильтрата значения 100 мкг-экв/кг. Результаты приведены в таблице 2. Как вытекает из приведенных примеров, применение для регенерации катионита отработанных регенерационных растворов H- и OH-ионитных фильтров вместо товарных реагентов не сказывается на качестве кондиционированной воды, рабочей емкости катионита и удельных расходах реагентов и позволяет удешевить процесс за счет использования отходов производства (примеры 6,8,11-13 таблицы 2). Преимущества предложенного способа по сравнению с известным подтверждаются данными таблиц 1 и 2. Использование предложенного способа кондиционирования воды позволяет повысить качество кондиционированной воды за счет уменьшения в 1,7-6 раз щелочности при достижении глубокого умягчения на уровне, не превышающем 5-10 мкг-экв/кг при обработке предварительно известкованной воды и 100 мкг-экв/кг при кондиционировании природной воды с одновременным достижением высокой рабочей емкости катионита (413-2782 мг-экв/дм3) и низких удельных расходов реагентов - кислоты (1,1 - 2,1) и щелочи (0,5 - 3,3 экв/экв). Следует подчеркнуть, что применение предложенного способа позволяет удешевить процесс за счет использования для получения кондиционированной воды отходов производства и достичь уменьшения сброса солей в окружающую среду за счет применения отходов вместо товарных реагентов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ кондиционирования воды, включающий обработку воды в ионообменном фильтре с загрузкой слабокислотным катионитом в смешанной кислотно-солевой форме с одно- и двухзарядными катионами и его регенерацию, отличающийся тем, что в загрузке используют катионит с суммарным содержанием солевых форм 15 - 65% моль, причем содержание солевой формы с однозарядными катионами составляет 10 - 60% моль, с двухзарядными катионами - 5 - 55% моль. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регенерацию осуществляют отработанными регенерационными растворами Н- и ОН-ионитных фильтров.

www.freepatent.ru

Кондиционирование воды. Норма рН и щелочности в воде.

Вода, используемая для питьевых целей, производства различных продуктов, должна обладать определенными свойствами и химическим составом. Наряду с необходимостью обеспечить содержание токсичных веществ в концентрациях ниже допустимых, часто требуется, чтобы в ней присутствовали полезные для данного производства вещества в заданных количествах, соблюдались определенные значения рН и щелочности. В энергетике необходимо обеспечение такого состава и (или) физического состояния примесей, которые не образуют накипи и не вызывают коррозии металлов.

Процесс доведения состава воды до заданных, необходимых для данного процесса параметров называют кондиционированием.

Как правило, он включает ряд операций, при которых удаляются загрязнения, а затем вводятся соответствующие реагенты.

Стабилизационная обработка воды для тепловых процессов

При использовании воды в качестве теплоносителя к числу ее важных качеств относятся отсутствие выпадения осадков на поверхностях теплообмена и минимальная коррозийная активность.

Стабильной называют воду, которая не вызывает коррозии поверхности металла, с которой она соприкасается, и не выделяет на этих поверхностях осадки карбонатов кальция.

Для поддержания стабильности воды в заданных пределах необходимо регулировать несколько параметров: рН, щелочность и карбонатную жесткость. Стабильность увеличивается при введении карбонатов натрия или кальция, подщелачивании, а уменьшается при умягчении воды или введении кислоты.

Выпадение осадков солей жесткости, железа резко ухудшает эффективность теплообмена и приводит к росту тепловых потерь и экономичности установок. Существуют жесткие нормативы на содержание солей жесткости в воде для различных энергетических установок. Для их удаления используются различные методы.

К способам обеспечения стабильности воды относятся умягчение и введение реагентов, т.н. химическая обработка.

Химическая обработка воды заключается во введении в воду малых доз специальных реагентов, связывающих соли жесткости, которые остаются в растворе и не прилипают к греющим поверхностям.

Различают два класса стабилизирующих реагентов: реагенты, связывающие соли жесткости во взвешенные в воде кристаллические образования (фосфаты и пр.), и реагенты, стабилизирующие насыщенные растворы (кислоты, комплексоны и пр.).

В настоящий момент на рынке предлагается широкий ассортимент реагентов для химической обработки воды. Для их дозирования и контроля концентраций в растворе компания «Контур-Аква» предлагает ряд насосов-дозаторов SEKO Tekna в различных вариантах комплектации (с датчиками рН, водосчетчиком, датчик уровня, датчик окислительно-восстановительного потенциала и т.п.)

Кондиционирование питьевой воды

Вода природных источников может, с одной стороны, содержать различные загрязнения, а с другой стороны, в ней могут отсутствовать вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Одновременно с вредными загрязнениями могут извлекаться и полезные для организма вещества. Для создания необходимого солевого состава воды в нее вводят недостающие соли.

Как правило, в воде наблюдается дефицит фтора, йода.

Кроме того, питьевая вода должна быть стабильной. В противном случае в процессе доставки к потребителю она окажется загрязненной продуктами коррозии трубопроводов. Это особенно актуально для вод, прошедших очистку методами опреснения и обессоливания. Как правило, стабилизация такой воды производится путем ее пропускания через известковые минералы или методами дозирования необходимых компонентов.

Кондиционирование воды для пищевой промышленности

Как отмечалось выше, для получения стабильной ликероводочной продукции, соков и питьевой воды необходимо поддержание в очищенной воде, которая является сырьем, не только заданного солевого состава, прежде всего жесткости, но и определенной щелочности. Последняя в большинстве природных вод оказывается выше заданной, поэтому в воду вводится кислота, допущенная для применения в пищевой промышленности. Параллельно ведется контроль рН.

Другими путями контролируемого уменьшения щелочности являются: умягчение воды на слабокислотном катионите, Na-H-катионирование, обессоливание обратным осмосом или нанофильтрация, которые описаны выше.

В производстве пива требования к составу воды противоречивы, например, необходимо иметь достаточное количество солей кальция при отсутствии магния. Обычными способами селективно извлечь магний невозможно, поэтому часто используют метод обессоливания воды с последующим вводом необходимых реагентов.

Яндекс.Метрика Сайт создан в системе uCoz

dmi-schel.narod.ru


Смотрите также