ДЕМІНЕРАЛІЗАЦІЯДеякі технологічні процеси вимагають постачання води дуже високого рівня чистоти, часто повністю демінералізованої. Де мінералізована вода застосовується м.ін.: у фармацевтичній, косметичній, харчовій, електронній, енергетичній (вода для парових котелень) промисловостях, a також у лабораторній аналітиці, кондиціонерах, медицині та всюди там, де висока якість води – це умова правильного функціонування устаткування. Процес демінералізації полягає в усуненні з води усіх катіонів і аніонів, що походять з розчиненій у ній солі. Можна це досягнути за допомогою: - відверненого осмосу RO (reverse osmosis), Підбір методу залежить від загального вмісту солі (TDS - total dissolved соліds) i замовлення на воду. Величиною вживаною для міряння рівня знесолення (демінералізування) води є електропровідність води, виражена і мікросіменсах (mS/cm). Один мікросіменс відповідає опору 1 мільйона омів і рівняється вмістові 0,4 mg кухонної солі в 1 літрі води. Устаткування для знемінералізовування води контролюються вимірюванням провідності підготованої води. 1. Демінералізація методом оберненого осмосу. Цей метод полягає в поданні під високим тиском сирої води (попередньо підготовленої) на напівпроникну мембрану, яка ділить два розчини з різними концентраціями. Молекули чистої води під впливом високого тиску переходять через мембрану творячи пермеат, а молекули солі та інших забруднень таких як: колоїди, бактерії затримуються по стороні напору сирої води. Розчинені молекули солі та інших забруднень концентруються i відводять до каналізації. Газові складники води (кисень, вуглекислий газ і т.д.) переходять через мембрану. 1.1 Параметри, що характеризують прилади до оберненого осмосу. Прилади до оберненого осмосу різняться між собою рівнем одержання води, рівнем усунення солі, а також устаткуванням, що входить в склад RO. Рівень повернення води So означає відсоток води, що допливає до мембран води, яка випливає з мембран знесолена (пермеат). Звичайно рівень повернення води складає 50-80%. Це означає, що щоб одержати продуктивність 1 m3/h знесоленої води при рівні повернення 75%, треба поставити її в устаткування в кількості 1,3 m3/h. Рівень усунення солі означає відсоток солі усуненої з живильної води через мембрани. Типовий рівень усування солі для мембран RO складає 95-99%. Рівень переходу солі означає відсоток розчинених солей, які перейшли через мембрану. Знесолена вода (пермеат) означає продукт одержаний в процесі RO. 1.2. Будова устаткування для оберненого осмосу. Основний елемент устаткування до оберненого осмосу RO - це мембранa (напівпроникна плівка). Зараз виготовлюється мембрани з усякого роду штучних матеріалів. Мембранa разом з т.зв. прокладкою намотана спірально на перфоровану трубу. Напірна труба, що творить корпус мембрани може бути виготовлена із нержавіючої сталі або з PCV. Вода під відповідним тиском впливає до модуля мембрани i розділяється на два струмені: знесоленої води, яка видаляється центральною трубою до вихідного отвору та відсолин (концентрату солі i колоїдів), які виводиться до стоку (каналізації). Технологія „перехресної течії ” застосована в мембранaх (течія живильної води i концентрату паралельна до мембрани) використовує тиск, який ініціює низькотемпературний i низькоенергетичний процеси очистки. Устаткування для RO має необхідну арматуру (запірні клапани, зворотні, електромагнітні клапани) i вимірювальні прилади (манометри, ротаметри, кондуктометр). 1.3. Технологія підготування води для процесу оберненого осмосу. Підготування води перед її подачею на RO полягає в усуненні з неї усіх речовин, що можуть перешкоджати або робити неможливим роботу мембран внаслідок їх заблокування. Типовий технологічна послідовність попередньої підготовки води до процесу оберненого осмосу виглядає так:
Правильну технологію підготовки води до процесу оберненого осмосу, детермінує повний аналіз сирої води, який слід виконати перед підбором устаткування. 1.4. Параметри води, яка живить устаткування RO. Загальна жорсткість - жорсткість води, яка живить устаткування RO повинна бути близька 00n Незв’язаний хлор - вміст незв’язаного хлору в воді, яка живить для мембран різних виробників вагається в межах 0¸0,1 mg/dm3. Мутність - повинна бути менша від 1 NTU. Реакція - для більшості мембран допустимий діапазон pH складає 2¸11. Температура - максимальна допустима робоча температура води складає 40oC. Кремнезем - міст кремнезему впливає на величину рівня повернення. Для даного вмісту
Типовий рівень повернення води складає 75%. Застосовуване устаткування для оберненого осмосу має ряд переваг по відношенні до знесолення води іншими методами м.ін. не вимагає застосовування кислот і основ. 1.5. Критерії підбору устаткувань для оберненого осмосу. Щоб забезпечити безаварійну роботу та з огляду на чутливість мембран, вода, що впливає до устаткування RO мусить додержуватися певних вимог щодо граничного вмісту деяких сполук, які в ній містяться – головно заліза, жорсткості, мутності. Крім цього мембрани RO нестійкі на розчинений у воді хлоп. З цього огляду вода, що піддається процесу оберненого осмосу мусить завжди бути попередньо підготована. Кількість розчинених субстанцій. Перший крок при підборі RO – це обчислення кількості розчинених у воді субстанцій TDS (total dissolved соліds). Індекс TDS можна обчислити за нижчеподаним способом:
На основі індексу TDS можна визначити продуктивність устаткування RO для поданого тиску. Максимальна вартість TDS різна для різних мембран і може складати: 500-2000 mg/dm3 для мембран для водопровідної води i 32000-35000 mg/dm3 для мембран для морської води. 2. Демінералізація методом іонного обміну. Демінералізація методом іонного обміну гарантує усунення з води практично усіх розчинених субстанцій. Цей метод вимагає однак розбудови установки системами складування і розподілу NaOH i HCl. Ці сполуки служать для регенерації біофільтрів і для нейтралізації післярегенераційних стоків. Молекули розпорошених у воді солей, кислот і основ дисоційовані тзн. розділені на позитивно заряджені катіони і негативно заряджені аніони. H-RK + K+ + A- = K-RK + H+ + A- RA-OH + K+ + A- = RA-A + K+ + OH- Цей процес оборотний, a обмін здійснюється в рівноважних кількостях. Демінералізація методом іонного обміну можна проводити двома способами. 2.1. Демінералізація в системі двох колон. Демінералізація здійснюється в системі двох колон, з яких одна виповнена сильно кислотним катіонітом , який працює у водневому циклі, друга – міцно лужним аніонітом, що працює в гідроксильному циклі. Катіони i аніони обмінюються по черзі, тобто на двох окремих рівнях (у двох колонах). 2.2. Демінералізація на змішаному шарі. Демінералізація проходить у одному резервуарі в заповненому змішаним шаром, що являється спеціально виготовленою комбінацією іонів, яка складається з сильно кислотних катіонів і сильно лужних аніонів. Кількісне відношення катіоніту і аніоніту залежить від хімічного складу розчину. Іонів обмін на змішаному шарі дозволяє одержати воду високоякісну воду, яка значно перевищує якість води отриманої внаслідок дистиляції або іонного обміну на двох колонах. При обміні на змішаному шарі усівається також розчинений CO2 та кремнезем. Шар катіоніту, який входить у склад змішаного шару, регенерується соляною кислотою, a шар аніоніту – гідроокисом натрію. Суміш іонітного зерна, завдяки застосуванню промивання проти течії, розділяється перед регенерацією. З приводу різниці питомої ваги відносно тяжчий катіонітний шар залишається в нижній частині бачка, a легші зерна ініоніту збираються у верхній частині іонітного бачка. Після регенерації шар промивається і врешті на кінець зерна ще раз інтенсивно змішується використовуючи воду і повітря. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||