6.3 Аппаратура и материалы

Экспериментальный стенд, схема приведена на рисунке 6.1.

Насосы-дозаторы.

Секундомер.

Стол титровальный с бюретками.

Весы аналитические с разновесами.

рН-метр.

Солемер.

Ионообменные смолы: катиониты и аниониты.

Реагенты: NaCl; CaCl₂ или MgCl₂; набор водоподготовщика.

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 6.1. Она состо­ит из двух колонок 7, одна из которых загружена сильнокислотным катионитом 2 марки КУ–2, а другая – сульфоуглем марки СМ–1. Каждая колонка имеет дренажную систему 3 из пористого материала и запорно-регулирующие краны 4, 7, 5, 9. Верхней частью каждая колонка при помощи штуцера 5, вставленного в резиновую пробку 6 колонки, и резинового шланга 10 может быть подсоединена к дозатору 11 регенерационного раствора или к сосуду 13 взрыхляющей отмывочной или умягчаемой воды. Отбор проб исследуемой воды производится в мерную посуду 12. Колонки могут работать как индивидуально, так и последовательно в зависимости от поставленной задачи. В последнем случае кран 4 первой колонки шлангом соединяется с верхним штуцером 5 второй колонки.

Скорость пропускания регенерационного раствора и отмывочной воды регулируется степенью открытия крана 3. Скорость пропускания исходной воды при ее умягчении регулируется либо так же степенью открытия крана 3, либо, при наличии насоса, изменением его производительности. Расходы раствора и воды контролируются объемным способом при помощи мерного сосуда и секундомером.

Характеристики колонок:

– внутренний диаметр колонки d_K=16 мм;

– площадь сечения колонки f_K=2•10^–4 м²;

– объем загрузки катиона в колонке V_K=6•10^–6 м³;

 высота загрузки катионита в колонке Н_сл=3•10^–2 м.

Химический состав исходной воды определяется химическим анализом,

т. е. ее показателями: жесткостью (Ж_о) и щелочностью (Щ_о).

Схема регенерации фильтра Схема умягчения воды

Рисунок 6.1

6.4 Методика и порядок выполнения работы

Исходные данные для расчета:

– концентрация регенерационного раствора – С_р=1368 г экв/м³

(плотность регенерационного раствора _р=1056 кг/м³);

– удельный расход регенерационной соли (хлористого натрия): для катионита КУ-2 – q_c =1880–1966 г экв /м³; для сульфоугля – q_c=992–1026 г экв/м³;

– рабочая обменная емкость катионита (контрольная): для катионита

КУ-2-8 равна 500 г экв/м³; для сульфоугля СК-1-1 = 270 г экв/м³;

– интенсивность взрыхляющей промывки – i= 4 л/(м² с);

– продолжительность взрыхляющей промывки τ_взр = 15 мин;

– удельный расход воды на отмывку катионита: для катионита КУ-2-8  q_om=6 м³/м³; для сульфоугля – СК–1 q_om= 4 м³/м³;

– скорость пропуска регенерационного раствора w_p = 3,5 м/ч;

– скорость пропуска отмывочной воды w_om = 7 м/ч;

– скорость фильтрации воды при умягчении w_ф = 25 м/ч.

Основные режимные характеристики процесса:

– расход 100% поваренной соли на одну регенерацию фильтра:

г ;

– объем взрыхляющей воды:

м³ ;

– объем регенерационного раствора, необходимый для регенерации одной колонки:

м³;

– объем отмывочной воды на отмывку катиона от продуктов регенерации:

м³ ;

– расход воды на одну регенерацию фильтра:

м³ ;

– время пропуска регенерационного раствора через фильтр:

мин;

– время отмывки катионита от продуктов регенерации:

мин;

– время регенерации фильтра:

мин;

Расчет устанавливаемых расходов жидкости при осуществлении соответствующей операции на фильтре:

– расход взрыхляющей воды:

, мл/мин;

– расход регенерационного раствора:

, мл/мин;

– расход отмывочной воды:

, мл/мин;

– расход умягчаемой воды, фильтруемой через фильтр:

, мл/мин .