УСТРОЙСТВО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА ПОСЛЕ РЕГЕНЕРАЦИИ АНИОНИТНОГО ФИЛЬТРА

Полезная модель относится к устройствам восстановления отработанных регенерационных растворов после регенерации анионитных фильтров, исчерпавших свою емкость при обессоливании подземных и очистке сточных вод, и может быть использована в теплоэнергетике, химической промышленности, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Ионообменная технология обессоливания подземных, поверхностных и сточных вод - одна из известных технологий и единственная, позволяющая полностью обессолить воду. Отличительной чертой ионообменных процессов является наличие стадии регенерации ионитных фильтров, при проведении которой появляется потребность в регенерирующем реагенте.
Во всех случаях ионообменная технология дает вторичные загрязнения, которые обусловлены отработанными регенерационными растворами, и не является экологичной.
При регенерации ионитных фильтров образуется в 3-5 раз больше солей, чем их извлекают из очищаемой воды, т.к. на 1 г-экв. извлекаемых ионов необходимо 3-5 г-экв. реагентов. Даже в идеальном случае при регенерации ионитов расходуется не менее 2 г-экв. реагентов, поскольку регенерируются катионит и анионит. В качестве одного из вариантов, направленного на сокращение сброса в водоемы вторичных загрязнений, которые образуются при регененерации ионитных фильтров, можно использовать электрохимическое восстановление отработанных регенерационных растворов.
Известно устройство для реализации способа глубокого обессоливания воды, содержащее катионитный и анионитный фильтры первой и второй ступени, декарбонизатор, в котором для регенерации катионита используется 1,5% раствор кислоты, а для регенерации анионита - 3% раствор щелочи (SU №812726, МПК С02В 1/40, 1979).
Недостатком этого устройства является большой расход реагентов для регенерации фильтров, большой объем агрессивных стоков, образующихся при регенерации фильтров, и дороговизна процесса регенерации.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является принципиальная схема устройства осуществления способа очистки промывных вод от солей металлов (SU №2133708, C1, MHK6 C02F 1/42, B01J 49/00, 1997). Схема содержит катионитный и анионитный фильтры, причем последний соединен с катодной зоной диафрагменного электролизера, в котором диафрагма изготовлена из термически обработанной ткани «хлорин». Диафрагма разделяет рабочий объем электролизера на анодную и катодную зоны. Катод электролизера выполнен из стали, а анод - из свинца.
Недостатком этого устройства является низкая эффективность восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является эффективное и дешевое восстановление отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра и его использование для последующих регенераций анионитного фильтра
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра, содержащее анионитный фильтр, соединенный с диафрагменным
электролизером, диафрагма которого разделяет его рабочий объем на анодную и катодную зоны, причем последняя соединена с анионитным фильтром, новым, согласно предложенной полезной модели, является соединение анионитного фильтра с анодной зоной электролизера, а к его катодной зоне подведен водопровод. Диафрагма электролизера выполнена из водоотталкивающей ткани. В качестве диафрагмы электролизера может быть установлена мембрана, например, сульфокатионитная.
На чертеже изображена принципиальная схема устройства восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра.
Устройство содержит диафрагменный электролизер 1, диафрагма 2 которого выполнена из водоотталкивающей ткани. Она разделяет рабочий объем электролизера 1 с анодом 3 из графита на анодную зону 4, а с катодом из нержавеющей стали 5 на катодную зону 6. Анодная зона 4 электролизера 1 соединена трубопроводом 8 с анионитным фильтром 7. К анодной зоне 4 электролизера 1 присоединен сливной патрубок 9. К катодной зоне 6 электролизера 1 подведен водопровод 10. Кроме того, катодная зона 6 соединена трубопроводом 11, с промежуточной емкостью 12 и трубопроводом 13 с анионитным фильтром 7. Диафрагма 2 в электролизере 1 выполнена подвижной, она может изменять его анодную 4 и катодную 6 зоны в соотношении 1 - 1÷6. В качестве диафрагмы 2 может быть установлена мембрана, например, сульфокатионитная.
Устройство восстановления отработанного раствора после регенерации анионитного фильтра работает следующим образом.
4
3
Подземные или сточные воды, подлежащие, соответственно, обессоливанию или очистке, пропускают через катионитный фильтр (не показан), который улавливает из очищаемой воды ионы металлов (Са, Mg, Fe, Сn, Zn, Mn и др.), и анионитный фильтр 7, который снижает содержание анионов (SO, Сl, NО). После истощения катионитного и анионитного 7
фильтров их регенерируют. Для регенерации анионитного фильтра 7 используют регенерационный раствор щелочи из промежуточной емкости 12. Его пропускают противотоком через анионитный фильтр 7.
2
Отработанный регенерационный раствор щелочи из анионитного фильтра 7 по трубопроводу 8 подают в анодную зону 4 электролизера 1, а в катодную зону 6 по водопроводу 10 подают очищенную воду. Затем на анод 3 и катод 5 подают постоянный ток напряжением 3-5 В и плотностью 2000-2500 А/м. При электролизе в анодной зоне 4 электролизера 1 образуется кислый раствор (рН=1,1-1,6) (анолит), а в катодной зоне 6 - щелочной раствор (рН=13,5-14,0) (католит). Восстановление отработанного регенерационного раствора по такой схеме позволяет получать чистый раствор щелочи в катодной зоне 6, который эффективнее регенерирует анионитный фильтр 7. Значение рН регенерационного раствора зависит от режима электролиза (времени электролиза, площади электродов, межэлектродного расстояния) и концентрации отработанного регенерационного раствора. Диафрагма 2, выполненная из водоотталкивающей ткани, не позволяет кислому раствору (аналиту), находящемуся в анодной зоне 4, и щелочному раствору (католиту), находящемуся в катодной зоне 6, смешиваться между собою. Соотношение объемов анодной 4 и катодной 6 зон устанавливается в зависимости от того, какой объем анолита или католита необходимо получить из отработанного регенерационного раствора. Подвижная диафрагма 2 позволяет изменять рабочие объемы анодной 4 и катодной 6 зоны электролизера 1 в процессе эксплуатации. Католит из катодной зоны 6 электролизера 1 по трубопроводу 11 сливают в емкость 12, затем, при необходимости регенерации анионитного фильтра 7 подают в последний. Высокое качество восстановленного при электролизе раствора (катионита) повышает эффективность регенерации анионитного фильтра 7 и снижает затраты на его регенерацию. Этот восстановленный раствор можно использовать многократно и в замкнутом цикле.
Анолит, образовавшийся в анодной зоне 4 электролизера 1, удаляют по сливному патрубку 9. В дальнейшем этот анолит может быть использован, например, для предварительной регенерации катионитного фильтра. В качестве диафрагмы 2 можно использовать, например, сульфокатионитную мембрану. Мембрана позволит дополнительно повысить качество восстановляемого регенерационного раствора.
Применение предлагаемого устройства позволяет эффективнее и дешевле восстанавливать отработанный раствор после регенерации анионитного фильтра, исчерпавшего свою емкость при обессоливании подземных и очистке сточных вод. Этот восстановленный раствор можно использовать многократно и в замкнутом цикле.