Исследование процессов Na-Cl-ионирования минерализованных вод

- Показано, что необходимо уточнить содержание понятия «эксергетический КПД СЭУ»,

например, на основе эксергетических КПД по выработке и потреблению эксергии.

Список литературы /References

1. Андрющенко А.И. Методы системных термодинамических исследований в теплоэнергетике. Саратов: СГТУ, 1996. 98 с.

2. Судовые энергетические установки / Г.А. Артемов, В.П. Волошин, Ю.В. Захаров, А.Я. Шквар. Л.: Судостроение, 1987. 480 с.

3. Голубев Н.В. Проектирование энергетических установок морских судов. Л.: Судостроение, 1980. 312 с.

4. Данилов B.C., Ильин А.К. Эксергетический КПД судовых паровых котлов // Рабочие процессы в теплоэнергетических установках. Владивосток: ДВО РАН, ДВНЦ АН России, 1993. С. 49-56.

5. Ильин А.К., Данилов B.C. Об оценке термодинамического совершенства СЭУ // Эффективность элементов СЭУ. Владивосток: ДВГМА, 1994. C. 14-16.

6. Ильин Р.А. Алгоритм оценки эффективности при создании и использовании теплоэнергетических установок различных видов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология, 2010. № 2. С. 79-82.

7. Ильин Р.А. Комплексная термодинамическая оценка эффективности теплоэнергетических установок: учеб. пособие. М.: НИУ (МЭИ), 2011. 80 с.

8. Ильин Р.А. Особенности совместной работы судовых двигателей внутреннего сгорания и утилизационных котлов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология, 2011. № 3. С. 101-105.

9. Коршунов Л.П. Энергетические установки промысловых судов. Л.: удостроение, 1991. 360 с.

10. Курзон А.Г., Юдовин Б.С. Судовые комбинированные энергетические становки. Л.: Судостроение, 1981. 216 с.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ NA-CL-ИОНИРОВАНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД Джавадова Х.А. Email: Djavadova1137@scientifictext.ru

Джавадова Хадиджа Адиль кызы - кандидат технических наук, доцент, кафедра нефтехимической технологии и промышленной экологии, химико-технологический факультет, Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности, г. Баку, Азербайджанская Республика

Аннотация: обоснована эффективность технологии совместного Na-Cl-ионирования минерализованных вод исследуемого диапазона на смеси анионита АН-31 и катионита КУ-2. Выявлены условия регенерации, исключающие выпадение отложения солей в загрузке фильтра. В области минерализованных вод с солесодержанием 3-12 г/л, получены уравнения регрессии для определения обменной емкости указанной смеси ионитов по SO42', Ca2+, Mg2+, Ca2+ и HCO3 в зависимости от условий сорбции и регенерации, а также доли загрузки КУ-2. Ключевые слова: ионирование, накипеобразование, параллельноточный, глубокое умягчение, электродиализ, фильтр, проскок, слабоосновной анионит.

INVESTIGATION OF NA-CL-IONIZING PROCESSES OF MINERALIZED WATERS Djavadova Kh.A.

Djavadova Khadidga Adil qizi - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, DEPARTMENT OF PETROCHEMICAL TECHNOLOGY AND INDUSTRIAL ECOLOGY, FACULTY OF CHEMICAL TECHNOLOGY, AZERBAIJAN STATE UNIVERSITY OF OIL AND TECHNOLOGY, BAKU, REPUBLIC OF AZERBAIJAN

Abstract: efficiency of the technology of mineralized waters joint Na-Cl-ionizing of the investigated range has been grounded on AH-31 anionite and KU-2 cationite mixture. Regeneration canditions excluding loss of salts deposits in the filter media have been revealed. In the region of saline waters with a salt content of 3-12 qr/l regression equations were obtained to determine the exchange capacity of this ion mixture to SO42', Ca2+, Mg2+, Ca2+ and HCO3'depending on the conditions of sorption and regeneration, as well as the loading proportion of KU-2.

Keywords: ionizing, scale formation, parallel, accurate, deep softening, electrodialysis, filter, overshoot, weakly basic anionite.

УДК 546.212.628 DOI: 10.20861/2312-8267-2016-37-001

Традиционная область применения технологии Na-Cl ионирования - подготовка добавочной воды парогенераторов среднего и низкого давления, а также подготовка подпиточной воды теплосети из пресных (слабоминерализованных) вод. Основной задачей технологии является предотвращение карбонатного накипеобразования. Известно что, Na-Cl-ионирование особенно предпочтительно для воды с низким солесодержанием, и в тех случаях, когда стоит проблема сброса сточных вод [1].

Настоящая статья посвящена исследованию процессов Na-Cl-ионирования для предотвращения сульфатных отложений при термическом и мембранном опреснении минерализованных вод.

Так как Na-Cl-ионирования достигается удаление катионов Ca2+ так и SO|", а условием предотвращения сульфатных отложений является:

[Са2+]-[SO42 "]/ 2 < ПР CaSOi

На предлагаемом способе появляется возможность допустить более высокие остаточные концентрации указанных ионов [2]. Основное достоинство данного решения проблемы заключается в том, что отпадает необходимость в глубоком удалении ионов. Отсюда следует важный практический вывод о возможности реализации технологии Na-Cl-ионирования на базе фильтров паралелльноточной конструкции. В практике водоподготовки эти фильтры более надежны и просты в эксплуатации, нежели фильтры противоточной конструкции.

К недостаткам технологии Na-Cl-ионирования обычно относят более высокие капитальные затраты. Поскольку вместе одного фильтра приходится устанавливать два фильтра (глубокое умягчение Na-катионированием или глубокая десульфатизация Cl-анионированием). Однако этот недостаток технологии Na-Cl-ионирования в значительной степени устраняется при осуществлении процесса в одном фильтре в смешанном слое ионита, состоящем из анионита любой основности и сильнокислотного катионита. Это предложение было впервые реализовано авторами [3] при разработке технологии предочистки обратноосмотических и электродиализных аппаратов.

Исходя в целом из положительных результатов, полученных несколькими авторами при работе на смешанном слое ионитов, нами было принято решение о проведении опытов по Na-Cl-ионированию широкого класса минерализованных вод, а также на смешанном слое ионитов КУ-2 и АН-31.

Экспериментальные исследования проводились на смеси анионита АН-31 и катионита КУ-2 при общем объеме загрузки 1,6 л на стадии предварительных исследований и 0,4 л - на стадии разработки экспериментльно-статической модели. При объеме загрузки ионитовой

34

смеси 1,6 л высота слоя составляла 1,8 м. Необходимость проведения опытов при такой высоте объяснялась желанием изучить вопросы опасности выпадения гипса и карбоната кальция в толще и ионита на стадии регенерации.

В качестве регенерационного раствора использовались 3-13%-ные растворы №-С1, а также подкисленные растворы №-С1. В опытах удельный расход варьировался в интервале 60-320 кг/м3. Скорость фильтрование регенерационного раствора принималась равной 10м/ч, скорость фильтрования исходной воды варьировалась в области 5-15м/ч.

Экспериментальная проверка возможности совместного №-С1-ионирования была выполнена на солоноватых водах. Соотношение ионитов было принято 1:1. Состав минерализованной воды (мгэкв/л):

ССа2+ = СМд2 + = 9 ,СМа 1 + = 1 1 °>СС1 " 1 = 1 0 °> С50|" = 1 0 СИС03" 1 = 8-

Удельный расход соли в этих опытах принимался равным 200 кг/м3. Анализ полученных данных показывает, что смесь ионитов обеспечивает достаточно глубокое умягчение и количество сульфат-ионов не превышает 1 мг-экв/л. Сравнительно высокой остается концентрация бикорбанат-ионов, проскок по ионам НСО 3 значительно опережает проскоки по другим улавливаемым ионам. Наблюдаемая крутизна зависимости остаточного содержания сульфат ионов и ионов жесткости от количества фильтрата свидетельствует о формировании достаточно узких фронтов ионообмена даже в условиях смешанного слоя ионитов.

В таблице 1 приводятся результаты опытов, в которых исследовалось влияние удельного расхода слои на технологические показатели процесса ионирования.

Таблица 1. Влияние удельного расхода соли на показатели ионирования

Показатели Удельный расход соли

60 120 180 240 300

Е504, г-экв/м3 5 0°*т, г-экв/м3 140 3 220 1,9 260 1,2 280 0,8 300 0,5

Еж, г-экв/м3 жост, мг-экв/м3 200 5 330 3,0 420 2,2 450 1,7 480 1,4

ЕСа, г-экв/м3 Саост , мг-экв/м3 120 2 180 1,4 230 1 260 0,8 290 0,6

Енсо3, г-экв/м3 НСО°3ст , г-экв/м3 22 4 38 3,2 54 2,5 55 2,0 55 1,6

Анализ данных таблицы 1 показывает, что в области от 60 до 120кг/м3влияние его на величину Е (емкость) наиболее заметно в области значений 120-300 кг/м3. Это влияние ослабевает и имеет почти линейный характер. В целом достигаются достаточно высокие технологические показатели. Была выполнена также специальная серия опытов, в которых от 3 до 13% варьировалась концентрация регенерационного раствора. Опыты показали, что как и при С1 анионировании оптимальной является концентрация №С1 8-10%.

Одной из главных особенностей технологии №С1 - ионирования является опасность выпадения отложений гипса и карбоната кальция в толще катионита на стадии регенерации.

При исследовании вопроса об опасности выпадения гипса и карбоната кальция в толще ионитовой смеси исходили из известных работ в этой области [3]. В этой работе в качестве критерия опасности гипсования предложено принять величину, так называемой кратности превышения произведения растворимости сульфата кальция в отработанном регенерационном растворе.

К = / 2 С а 2 + -5 01 ~/ПР с а5 о4 где f - коэффициент активности двухвалентных ионов; С а 2+,5 0|" - концентрация соответствующих ионов, г-ион/л; ПР Са5 о4 - произведение растворимости сульфата кальция (2,5 10-5г-ион/л) [4].

Экспериментальными исследованиями показано, что условием предотвращения выпадения сульфата кальция является к=26-27, т.е. выпадение гипса имеет место лишь при превышении ПРСа50а 26-27 раз.

Исходя из этого нами были выполнены опыты, в которых содержание кальций и сульфат-ионов исходной воды варьировалось от 5 до 20 мг-экв/л. На стадии регенерации изменялась концентрация регенерационного раствора. Удельный расход соли принимался постоянным. Отбирались пробы по 0,2 л и определялся ионный состав отработанного раствора.

Результаты опытов и расчетов сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Показатели качества отработанного регенерационного раствора в пике регенерации

и величины «К»

Тип воды Концентрация раствора, №01, % Са2+ Мй2+ С1-1 нсо^ Ц К

мг-экв/л

104 5 5 90 20 4

1 3 338 60 114 300 210 4 0,703 4,1

2 5 562 132 160 365 484 5 1,239 13,8

3 6 636 160 228 710 309 6 1,370 9,9

4 7 871 175 150 960 230 6 1,470 7,7

Тип воды 84 10 10 80 20 4 К

1 8 857 290 320 1010 349 8 1,792 16,8

2 9 938 290 310 1100 429 9 2,048 21,1

Тип воды 74 20 10 80 20 4 К

1 6 636 170 220 720 298 8 1,366 10,2

2 8 967 300 100 1110 250 7 1,638 12,98

3 10 1150 400 150 1370 322 8 2,132 19

Тип воды 136 16 60 140 68 4 К

1 10 1110 120 480 1284 410 6 2,207 7,1

Как следует из данных таблицы 2 для солоноватых вод с содержанием сульфат-ионов 20 мг-экв/л повышение концентрации кальция от 5 до 20 мг-экв/л приводит к повышению величины К от 3,8 при концентрации №С1 10%. Во всех случаях величина К не превышает критических значений, что свидетельствует об отсутствии опасности гипсования ионитовой смеси.

В случае №С1 ионирования каспийской воды, несмотря на высокое содержание сульфат-ионов величина К составляет 7,1. Это объясняется низкой долей ионов Са2+ в общей жесткости. Было обнаружено, что выпадение гипса имеет место для отработанных растворов через несколько минут после отбора проб. Очевидно, индукционный период кристаллизации превышает время контакта раствора с ионитовой смесью.

Для минерализованных вод с более высокими концентрациями сульфат и кальций -ионов предотвращение гипсования ионита может быть достигнуто применением технологии развитой регенерации ступенчатой регенерацией или использованием на первой стадии регенерации природных рассолов (в том числе морских вод) с более благоприятным соотношением ионов.

Нами была изучена возможность использования морской воды для предварительной регенерации смеси ионитов. В качестве регенератора использовались воды каспийского моря.

Эффективность использования слабоосновного анионита в смешанном слое резко повышается при смещении рН фильтруемой в область более низких значений. В этой связи были выполнены экспериментальные исследования, в которых путем подкисления, рН исходной воды снижается до 4.

Было установлено, что также как и при С1 анионировании на АН-31 с понижением рН наблюдается повышение обменной емкости ионитовой смеси до 40% по отношению к работе на воде без окисления.

Подкисление регенерационного раствора приводит к росту обменной емкости ионитовой смеси по НСО" почти на 70%, а по 50| "не более чем 30%. На величину объемной емкости

по жесткости, подкисление регенерационного раствора практически не отражается. Таким образом, с точки зрения повышения обменной емкости ионитовой смеси по 50| " более рациональным является подкисление исходной воды, а для повышения емкости по ионам НСО3 целесообразно осуществлять регенерацию смеси подкисленным раствором NaCl.

В целом результаты выполненных исследований свидетельствуют о принципиальной возможности и высоких показателях процесса ионирования минерализованных вод на смешанном слое ионитов КУ-2 и АН-31.

Список литературы /References

1. Высоцкий С.П. Мембранная и ионитная технология водоподготовки в энергетике. К.: Техника, 1989. 176 с.

2. Джавадова Х.А. Разработка малоотходной технологии переработки минерализованных вод на базе NaCl-ионирования. Тематический сборник научных трудов АзИУ им. М. Азизбекова. Баку, 1991. С. 18.

3. Агамалиев М.М. Использование отходов процесса термического опреснения морской воды на приморских ТЭУ. ВКН.: Проблемы сокращения и ликвидации высокоминерализованных стоков и утилизации сухих солей на тепловых электростанциях: Тезисы докладов Всесоюзного научно-техн. сем. Челябинск, 1981. С. 14-15.

4. Справочник химика - энергетика. Под ред. С.М. Гурвича. В 3-х т. Т. 1. Водоподготовка и водный режим парогенераторов. Изд. 2-е перераб. и доп. М. «Энергия», 1972.

ВЫБОР СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ, ПОСТРАДАВШЕГО ОТ ВЗРЫВА

1 2

Жадановский Б.В. , Явонов Д.А. Email: Jadanovskii1137@scientifictext.ru

1Жадановский Борис Васильевич - кандидат технических наук, доцент; 2Явонов Дмитрий Андреевич - магистрант, кафедра технологии и организации строительства, Московский государственный строительный университет, г. Москва

Аннотация: без привлечения строительной техники выполнить восстановительные работы практически невозможно. В данной статье рассматриваются основные моменты, на которые нужно обращать внимание при выборе строительной техники для восстановления промышленных зданий, пострадавших в результате взрыва. Техника должна отвечать как техническим характеристикам и эксплуатационным качествам, для выполнения задач любой сложности и при любых внешних условиях, так и экономическим показателям. Высокую эффективность комплексной механизации можно достичь при рациональном сочетании этих составляющих.

Ключевые слова: восстановительные работы, строительная техника, механизация, промышленное здание.