9.4. Опреснение замораживанием.

Сущность метода - соленая вода замерзает при температуре более низкой, чем пресная вода. В результате вначале образуются кристаллы пресного льда, между которыми находится рассол. Если этот рассол удалить, медленно оттаивая воду, то останутся кристаллы пресного льда.

Технология опреснения зависит от источника холода, который может быть природный и искусственный. В последнее время применяется, в основном, искусственный холод.

9.5. Ионитовое обессоливание воды.

При ионитовом обессоливании из воды удаляются не только катионы, как при умягчении, но и анионы. При натрий – катионировании снижение солесодержания воды не происходит, так как катионы кальция и магния обмениваются на эквивалентное количество катионов натрия. В результате массовая концентрация солей даже возрастает (молекулярный вес натрия больше, чем у кальция и магния). при Н-катионировании же соли в воду не поступают - катионы солей обмениваются на водородный ион. Однако для удаления анионов необходимо применять специальные смолы- аниониты. Таким образом, приходится, как правило, использовать и катиониты и аниониты.

Область применения ионитового обессоливания воды: общее солесодержание –1,5-2,0 г/л, суммарное содержание сульфатов и хлоридов- до 5мл-экв/л, мутность воды- до 8 мг/л, цветность –до 30 градусов, перманганатная окисляемость - до 7 мг О/л.

Различают аниониты слабо и сильноосновные. первые обменивают анионы сильных кислот (соляной, серной, азотной), а сильноосновные - слабых кислот (угольной, кремниевой). работают сильноосновные аниониты при отсутствии солей сильных кислот, поэтому они являются последней ступенью очистки.

Реакции, которые происходят при обессоливании:

RОН+НСl→RCl+Н₂О,

R₂CO₃+H₂SO₄→ R₂+C0₂↑+ Н₂О,

где R - нерастворимая матрица анионита.

Регенерируют анионитовые фильтры растворами щелочи (NaOH) или соды (Na₂CO₃) 2-4% концентрации. Например,

R₂ SO₄+ NaOH→ RОН+ Na₂ SO₄.

9.5.1. Основные технологические схемы обессоливания.

1.одноступенчатая схема.

В н- катионитовом фильтре удаляются катионы кальция, магния и натрия, а в анионитовом фильтре со слабоосновным анионитом – хлориды и сульфаты. Иногда схема дополняется буферными натрий–катионитовыми фильтрами. Остаточное солесодержание воды- до 20 г/л, удельная электропроводность (величина, пропорциональная солесодержанию и легко измеряемая)- 35-45 мкОм/см.

2. двухступенчатая схема.

Вода последовательно проходит Н-катионитовые фильтры 1-ой ступени, ОН-анионитовые фильтры со слабоосновным анионитом, Н-катионитовые фильтры 2-ой ступени, дегазатор, ОН-анионитовые фильтры 2-ой ступени с сильноосновным анионитом. Остаточное солесодержание фильтрата- до 0,5 мг/л (удельная электропроводность- 1,9-1,8 мкОм/см), содержание кремния уменьшается до 0,1 мг/л (в отличие от первой схемы, где кремний не удаляется).

3 .трехступенчатая схема отличается от двухступенчатой наличием в конце буферного фильтра смешанного действия (ФСД). Он показан в пунктирной рамке на предыдущем рисунке. Вода здесь значительно более высокого качества: солесодержание- до 0,1 мг/л, удельная электропроводность- 0,3-0,4 мкОм/см, содержание кремния-до 0,02 мг/л.

в фильтре смешанного действия совмещены катионитовая и анионитовая загрузки, которые регенерируются соответственно кислотой и щелочью. Схема ФСД приведена ниже.

Технология регенерации ФСД включает этапы:

1. взрыхление загрузки, при котором происходит разделение смол (анионитовая загрузка легче катионитовой, поэтому при взвешивании слоя она оказывается сверху).

2. Регенерация щелочью сверху и одновременно кислотой снизу. регенерационный раствор отводится через средний дренаж.

3. Отмывка водой сверху и снизу одновременно.

4. Подача воздуха снизу для перемешивания загрузки (в режиме фильтрования загрузка смешана).

5. Отмывка водой сверху.

Как видно, эксплуатация ФСД, а в особенности регенерация, довольно сложна. так, суммарная продолжительность регенерации этих фильтров достигает 2,5-3 ч. правда, регенерация здесь проводится нечасто - после пропуска 10-12 тыс. м³ воды на1 м³ загрузки. Слабым местом конструкций ФСД является средний дренаж, работающий в толще загрузки и часто выходящий из строя. Вместе с тем, эти фильтры заметно повышают качество фильтрата.