- •Водоподготовка в энергетике
- •к.т.н., доцент Константин Александрович Орлов
- •Литература
- •Дополнительная литература
- •Лекции
- •Очистка воды методом ионного обмена
- •Ионный обмен
- •Ионный обмен
- •Иониты
- •Получение ионитов: матрица
- •Получение ионитов: матрица
- •Получение ионитов: функциональные группы
- •Структура элемента ионита
- •Структура элемента ионита
- •Обозначения
- •Типы ионитов
- •Функциональные группы
- •Функциональные группы
- •Реакции ионного обмена
- •Na-катионирование
- •Na-катионирование
- •H-катионирование
- •H-катионирование
- •OH-анионирование
- •OH-анионирование
- •Характеристики реакций ионного обмена
- •Эквивалентность обмена ионов
- •Обратимость обмена ионов
- •Преимущественная адсорбция (селективность)
- •Заряд иона
- •Радиусы и гидратация ионов щелочноземельных металлов
- •Основной ряд селективности
- •Коэффициент селективности
- •Коэффициент селективности зависит от:
- •Определение коэффициента селективности
- •Скорость ионного обмена
- •Определяющий (медленный) процесс
- •Фронт фильтрования
- •Типы фронтов фильтрования
- •Фронт фильтрования и выходная кривая фильтрования
- •Ионный обмен
- •Физические свойства
- •Гранулометрический состав
- •Насыпная масса ионита
- •Механическая прочность и осмотическая стабильность
- •Структура матрицы ионита
- •Структура матрицы ионита
- •Химические свойства
- •Сила кислотности
- •Сила основности
- •Полная обменная емкость
- •Рабочая обменная емкость
- •Рабочие обменные емкости
- •Термическая стойкость
- •Радиационная устойчивость
- •Органопоглощение
- •Механизмы органопоглощения
- •Межмолекулярное притяжение
- •Усредненные значения допустимой органической нагрузки на аниониты
- •Ионный обмен
- •Два типа процессов ионного обмена
- •Катионирование
- •Анионирование
- •Типы обработок воды
- •Na-катионирование
- •Na-катионирование
- •Na-катионирование
- •Недостатки Na-катионирования
- •Применение Na-катионирования
- •Выходная кривая жесткости при Na-катионировании
- •Регенерация катионита при Na-катионировании
- •Влияние расхода NaCl на регенерацию
- •Регенерация на практике
- •Выходные кривые фильтрования
- •Типы регенераций
- •H-катионирование
- •H-катионирование
- •Распределение ионов по высоте
- •Регенерация ионитного фильтра
- •Изменение качества H-кат. воды при работе H-кат. фильтра
- •Режимы работы H-кат. фильтра
- •Регенерация H-кат. фильтров
- •Реакции при регенерации H-кат. фильтров
- •Удельный расход H2SO4
- •OH-анионирование
- •Реакции при OH-анионировании
- •OH-анионирование
- •Регенерация
- •Ионный обмен
- •Номенклатура ионитных фильтров
- •Наименование ионитных фильтров
- •ФИПа-I
- •ФИПа-II
- •НДРУ
- •ВДРУ
- •Противоточная регенерация
- •Параллельноточные системы
- •Противоточные системы
- •Задачи противоточных систем
- •Основные различия противоточных систем
- •Противоточные системы
- •Блокировка слоя водой/воздухом
- •Обработка восходящего потока: Швебебед, Амберпак, Пьюропак
- •Обработка восходящего потока
- •Противоточная регенерация Амберпак
- •Этапы работы UPCORE
- •UPCORE
- •Дополнительный слой очистки
- •Отечественные ФИПр, ФИПр-2П
- •Результаты перехода на противоточные фильтры
- •Результаты перехода на противоточные фильтры
- •ФИПр-2П
- •Сравнение стоимости фильтров
- •Фильтр с погруженной коллекторной системой (ФИПр)
- •Недостатки фильтров с погруженной коллекторной системой
- •Фильтры с блокировкой инертной массой
- •Недостатки фильтров с блокировкой инертной массой
- •Система с уплотненным слоем (Швебебед)
- •Система с уплотненным слоем (Швебебед)
- •Недостатки системы с уплотненным слоем (Швебебед)
- •Рабочий цикл UP.CO.RE.
- •Особенности работы зарубежных противоточных систем
- •OH-анионирование
- •Разделение на две ступени
- •Регенерация OH-анион. фильтров
- •Избыток NaOH
- •Удаление HSiO3-
- •Фильтры смешанного действия
- •Фильтры смешанного действия
- •Фильтр смешанного действия
- •ФСД с внутренней регенерацией
- •Фильтры смешанного действия
- •ФСД с наружней регенерацией
- •ФСД с наружней регенерацией
- •Ионный обмен
- •Na-катионирование
- •Н-катионирование с "голодной" регенерацией
- •Na-катионирование с дозированием кислоты
- •Последовательное H-Na-катионирование
- •Na-Cl-ионирование
- •Подготовка химически обессоленной воды
- •Частичное химическое обессоливание
- •Глубокое химическое обессоливание
- •Полное химическое обессоливание
- •Схемы соединения фильтров
Противоточные системы
•Блокировка слоя водой/воздухом
(Steinmulfer, ВНИИАМ-ВТИ)
•Очистка в восходящем потоке в зажатом слое ионита (Швебебед и аналоги)
•Очистка в нисходящем потоке в зажатом слое ионита (UPCORE и аналоги)
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
122 |
Блокировка слоя водой/воздухом
− |
неполное использование |
Исходная вода |
Блокирующий поток |
|||||||||||
|
объема фильтра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
вероятность механических |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
повреждений среднего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
распределительного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
устройства |
Свободное |
|
|
|
|
Свободное |
|||||||
− |
необходимость |
пространство |
|
|
|
|
пространство |
|||||||
|
использования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вспомогательного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Стоки |
|
|
|
|
|
||
|
оборудования |
Слой |
|
|
|
|
Слой |
|||||||
− |
высокое потребление воды |
ионита |
|
|
|
|
ионита |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
или воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
необходимость больших затрат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
времени и труда для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Регенерирующий |
|
|
|||||
|
осуществления регенерации |
|
|
|
|
|
раствор |
|
|
|
|
|||
|
Фильтрат |
|
|
+ не требуется дополнительное оборудование для взрыхления + возможность пусков/остановов в течение работы
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
123 |
Обработка восходящего потока: Швебебед, Амберпак, Пьюропак
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
124 |
Обработка восходящего потока
|
Фильтрат |
Регенерирующий |
− чувствительность к |
|
раствор |
|
инерт |
|
изменению расхода |
|
|
− накопление |
|
пространство |
загрязнений |
|
Свободное |
ионита |
ионита |
|
|
Слой |
Слой |
−многослойная загрузка только при
секционировании фильтра |
|
|
|
Стоки |
||
Исходная вода |
||||||
|
|
|
−дополнительная емкость для взрыхления
−чувствительность к качеству исходной
воды
© кафедра ТОТ НИУ «МЭИ», 2022 |
125 |