Способ регенерации элюатов натрий-катионитовых фильтров
METHOD FOR REGENERATION OF ELUATES OF SODIUM-CATION FILTERS

Изобретение относится к технологии переработки отработанных растворов от регенерации натрий-катионитовых фильтров в процессах водоподготовки.
Известен способ обработки отработанного рененерационного раствора хлористого натрия, используемого для регенерации натрий-катионитных фильтров (а.с. №874651, МПК С02А 1/42, опубл. 23.10.1981). Способ включает умягчение раствора известью и содой, его осветление и электродиализ в контурах обессоливания и концентрирования, при этом осветленный раствор хлористого натрия разделяют на два потока с соотношением объемов от 2,5:1 до 1,2:1 и электродиализ ведут до достижения требуемой концентрации хлористого натрия в концентрируемом потоке, направляя больший объем в контур обессоливания, а меньший - в контур концентрирования.
Недостатками способа являются его многостадийность, высокий расход электроэнергии, сложность оборудования и управления процессом.
2
2.
2
2
Известен способ обработки отработанных регенерационных растворов соли натрий-катионитных фильтров по патенту RU №2205070, МПК B01J 49/00, C02F 1/42, C02F 103/04, C02F 103/08. Способ включает усреднение при перемешивании наиболее минерализованных фракций раствора, образующихся при регенерации фильтров в колонке 8%-ным раствором хлористого натрия, с получением усредненного раствора, содержащего 500 мг-экв/л NaCl, 208 мг-экв/л CaCl и 52 мг-экв/л MgCl Этот раствор обрабатывают в одном и том же реакторе в две стадии щелочными соединениями по специально разработанной программе их дозирования. На первой стадии в него при перемешивании подают расчетное количество извести и получают в качестве продукта ее реакции с MgCb частицы труднорастворимого гидроксида магния и стехиометрически равное ему количество CaCl. На второй стадии полученную дисперсию обрабатывают карбонатом натрия с его расходом, стехиометрически равным общему содержанию CaCl, с образованием продуктов реакции в виде практически нерастворимых частиц карбоната кальция и стехиометрически равное ему количество NaCl. Оба продукта реакций совместно выводят из раствора NaCl осаждением. Осветленный раствор NaCl укрепляют свежим раствором этой соли и направляют в процесс регенерации истощенных натрий-катионитных фильтров.
К недостаткам способа относятся сложность и большая длительность дозирования химикатов при обработке, большая длительность процесса осаждения, использование извести и обусловленный этим повышенный расход карбоната кальция.
2
2
2
3
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и назначению является способ обработки отработанных регенерационных растворов соли натрий - катионновых фильтров (Патент RU №2471556, МПК С22В 7/00), который включает добавление в регенерационный раствор, содержащий соли жесткости (MgCl, CaCl), мелкодисперсного сорбента в виде фибрилированных целлюлозных волокон, постадийную обработку раствора стехиометрическим количеством щелочи на первой стадии и карбоната натрия на второй стадии с образованием дисперсий, содержащих волокнистые частицы с закрепленными на них частицами Mg(OH) и CaCO соответственно. Далее проводят сатурирование образовавшихся на каждой стадии дисперсий, флотирование и выделение флотошлама. В способе производят раздельное выведение соединений магния и кальция на каждой из стадий. Изобретение позволяет упростить процесс и осуществить его в непрерывном режиме.
3
Недостатками данного способа являются сложность и многостадийность процесса, выделение двух видов отходов обработки (флотошлама и композиционных материалов, состоящих из фибриллированных целлюлозных волокон и сорбированных на них Mg(OH): и СаСО), низкая эффективность осветления.
2
3
Техническими задачами, на решение которых направлено предлагаемое изобретение, являются упрощение технологии обработки, ускорение процессов выделения Mg(OH) и СаСО, а также повышение степени их выделения из элюата при осветлении.
2
2
2
3
Поставленные технические задачи решаются тем, что в способе переработки элюатов натрий-катионитовых фильтров, включающем обработку элюата. содержащего соли жесткости (MgCl, CaCl), стехиометрическнми количествами гидроксида натрия на первой стадии и карбоната натрия на второй стадии с последующим выделением образующихся Mg(OH) и СаСО, перед осветлением элюата на каждой из стадий проводится его нагрев до температуры 50-90°С и добавление флокулянта - 0,1%-ного водного раствора сополимера винилового эфира днэтанол- или моноэтаноламина с акрил атом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:
2
2
2
3
1
где R - NH или -NH-CH-CHOH. R' - Н или СН, Me - K или Na, а n=30-70 мол. %.
3
2
2
Элюат, подвергающийся регенерации по предлагаемому изобретению, представляет собой продукт регенерации натрий-катионитовых фильтров, применяемых для очистки воды от солей жесткости MgCO; и СаСО, водным раствором NaCl и содержит в своем составе остаточное количество NaCl, а также MgCl и CaCl, образующиеся в процессе регенерации натрий-катионитовых фильтров.
2
2
Обработка элюата, содержащего соли жесткости (MgCl, CaCl), стехиометрическим количеством NaOH на первой стадии приводит к реакции:
2
2
2
MgCl+ NaOH → NaCl+ Mg(OH)
2
2
2
3
Обработка элюата, содержащего соли жесткости (MgCl, CaCl), стехиометрическим количеством NaCO на второй стадии приводит к реакции:
2
2
3
2
3
CaCl - NaCO → NaCl+ СаСО
3
3
2
3
Образующийся в результате представленных выше реакций NaCl наряду с его остаточным количеством позволяет использовать продукт регенерации элюата для повторной регенерации натрий-катионитовых фильтров в процессах водоподготовки для удаления из воды солей жесткости MgCO и СаСО. Образующиеся в результате представленных выше реакций Mg(OH) и СаСО представляют собой суспензии, которые могут быть выделены из элюата путем осветления (отстаивания).
2
3
Предлагаемый флокулянт позволяет увеличить скорость отстаивания раствора, снизить содержание твердого в осветленном растворе. Эффективность осветления достигается за счет того, что предлагаемый флокулянт относится к классу полиакрилатов, содержит в своем составе не только карбоксильные, но и амидные группы, то есть проявляет свойства катионоактивных и анионоактивных полимеров, способных соосаждать положительно и отрицательно заряженные взвешенные вещества, в т.ч. Mg(OH) и СаСО.
2
2
2
3
2
3
Проведение нагрева в интервале температур от 50 до 90°С позволяет ускорить реакции между стехиометричееки равными количествами MgCl и NaOH на первой стадии и между стехиометрически равными количествами CaCl и NaCO на второй стадии с образованием Mg(OH) и СаСО.
Технический результат от предлагаемого изобретения иллюстрируется следующими примерами.
2
2
Пример 1. Элюат натрий-катионитовых фильтров, содержащий соли жесткости (MgCl, CaCl). перемешивается в течение 1-2 минут при температуре 50°С со стехиометрическим количеством NaOH и 0,1%-ным раствором флокуляита - сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:
2
2
2
3
1
2
2
где R - NH или -NH-CH-CHOH, R' - Н или СН, Me - K или Na, a n=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л, после чего проводят осветление элюата для выделения Mg(OH). Затем осветленный элюат перемешивается в течение 1-2 минут при температуре 50°С со стехиометрическим количеством NaCO, и 0,1%-ным раствором флокулянта - сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:
2
2
2
3
1
3
где R - NH или -NH-CH-CHOH, R' - Н или СН, Me - K или Na, а n=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л, после чего проводят осветление элюата для выделения СаСО.
2
2
Пример 2. Элюат натрий-катионитовых фильтров, содержащий соли жесткости (MgCl, CaCl), перемешивается в течение 1-2 минут при температуре 90°С со стехиометрическим количеством NaOH и 0,1%-ным раствором флокулянта - сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:
2
2
2
3
1
2
2
где R - NH или -NH-CH-CHOH, R' - H или CH, Me - K или Na, a n=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л, после чего проводят осветление элюата для выделения Mg(OH). Затем осветленный элюат перемешивается в течение 1-2 минут при температуре 90°С со стехиометрическим количеством NaCO; и 0,1%-ным раствором флокулянта - сополимера винилового эфира диэтанол- или моноэтаноламина с акрилатом или метакрилатом натрия или калия общей формулы:
2
2
2
3
1
3
где R - NH или -NH-CH-CHOH, R' - Н или CH, Me - K или Na, а n=30-70 мол. %, в количестве 30-200 мг/л, после чего проводят осветление элюата для выделения СаСО.
2
3
Результаты выделения Mg(OH) и СаСО из элюата на каждой из стадий представлены в таблице.