КАТИОНИТОВЫЙ МЕТОД УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ
УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ
Часть 2. Катионитовое умягчение воды
Методические указания и задание
к выполнению практических занятий по дисциплине
«Водоподготовка и водный режим ТГУ»
для студентов направления 270100 «Строительство»
(всех форм обучения)
| Ижевск
Издательство ИжГТУ
|
УДК 628 3
Я47
Рецензент – канд. техн. наук, доцент А. Е. Татура
Я 47
| Яковлева, Т. В.
Умягчение воды. Ч. 2. Катионитовый метод умягчения воды: методические указания и задание к выполнению практических занятий по дисциплине «Водоподготовка и водный режим ТГУ» для студентов направления 270100 «Строительство» всех форм обучения. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2009. – 44 с.
Методические указания составлены на основе учебного плана дисциплины «Водоподготовка и водный режим ТГУ» по направлению 270100 «Строительство».
К методическим указаниям даны варианты заданий для самостоятельного решения задач студентами.
|
Ó Яковлева Т. В., 2009
Ó Издательство ИжГТУ, 2009
ОГЛАВЛЕНИЕ
Практическое занятие № 3. Умягчение воды.....................................................4
1. Теоретическая часть......................................................................................4
2. Катионитовый метод умягчения воды........................................................5
3. Формулы к расчету катионитовых фильтров.............................................7
4. Примеры решения задач по умягчению воды (катионитовый метод).....11
Практическое занятие № 4. Задание для самостоятельного решения.............23
Приложение 1........................................................................................................39
Приложение 2........................................................................................................40
Приложение 3........................................................................................................42
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3
УМЯГЧЕНИЕ ВОДЫ
ЦЕЛЬ: научится определять необходимое количество фильтров определенного размера из числа выпускаемых промышленностью.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Под умягчением воды понимают процесс снижения концентрации катионов кальция и магния, обуславливающих жесткость воды.
Различают жесткость общую, карбонатную и некарбонатную.
Карбонатная жесткость обусловлена содержанием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, некарбонатная жесткость – содержание в воде кальциевых и магниевых солей серной, соляной и азотной кислоты.
В соответствии с действующими нормативами величина жесткости в воде питьевого качества не должна превышать 7 мг-экв/л. Поверхностные воды имеют в большинстве случаев жесткость, не превышающую нормативную. Для подземных вод ее величина варьируется чаще всего в пределах от 1,5 до 15,0 мг-экв/л и их подготовка для хозяйственно – питьевых нужд требует умягчения.
Показатель жесткости строго лимитируется в питательной воде, используемой для котлов, потому что кальций и магний относятся к числу накипеобразующих катионов и способны отлагать накипь на стенках котлов. Это приводит к снижению экономичности работы котлов, а иногда и к тяжелым авариям.
Применение жесткой воды не допускается также в ряде производств, так как это приводит к снижению качества продукции, а иногда и порче ее.
Величина карбонатной жесткости лимитируется в добавочной воде оборотных систем водоснабжения, так как повышенная карбонатная жесткость может быть причиной отложения кальция в теплообменных аппаратах и в охлаждающих устройствах (градирнях, брызгальных бассейнах).
Существует несколько методов умягчения воды – реагентный, ионного обмена (катионитовый), термический, комбинированный. Выбор того или иного метода определяется качеством воды, необходимой глубиной умягчения и технико-экономическими соображениями.
Наибольшее распространение в практике получили реагентный и ионообменный (катионитовый) методы умягчения.
КАТИОНИТОВЫЙ МЕТОД УМЯГЧЕНИЯ ВОДЫ
Катионитовый метод основан на особенности некоторых материалов (катионов) обменивать катионы Nа+, Н+ или NН4+, которыми предварительно «заряжены» их активные группы, на присутствующие в воде катионы Са2+ и Мq2+, обуславливающие жесткость. Различают Nа–, Н– или NН4–, катионирования, которые могут быть представлены следующими реакциями обмена:
1) Nа – катионирование:
2Nа[K] + Са(НСО3)2→ Са[K]2 + 2NаНСО3
2Nа[K] + СаСl2→ Са[K]2 + 2NаСl
2Nа[K] + СаSO4→ Са[K]2 + Nа2SO4
2) Н – катионирование:
2Н[K]+ Са(НСО3)2→ Са[K]2 +2Н2О + 2СО2↑
2Н[K]+ СаСl2→ Са[K]2 + 2НСl
2Н[K] + СаSO4→ Са[K]2 + Н2SO4
Н[K] + NаСl → Nа[K] + НСl
2Н[K] + Nа2SO4→2N[K] + Н2SO4
3) NН4 – катионирование:
2NН4[K] + Са(НСО3)2→ Са[K]2 + 2NН4НСО3
2NН4[K] + СаСl2→ Са[K]2 +2NН4Сl
2NН4[K] + NаСl → Nа[K] + NН4Сl
Такой же характер будут иметь реакции Nа–, Н– или NН4–, катионирования в отношении магниевых солей.
Условия эффективного применения способов катионитового умягчения, определяемые качеством воды и требованиями, предъявляемыми к умягченной воде.
При проектировании катионитовых установок особое внимание следует уделять выбору типа фильтрующего материала (катионита), свойства которого (в частности, полная обменная способность) наряду с другими факторами, определяют скорость прохождения ионообменных реакций и эффективность процесса умягчения в целом.
Состав катионитовых установок диктуется характером процесса умягчения, осуществляемого в два этапа: собственно умягчение путем фильтрования через набухший катионит и регенерация катионита (взрыхление, обработка регенерационным раствором и отмывка). Основные элементы водоумягчительных установок: катионитовые фильтры (напорные или безнапорные); баки с водой для взрыхления; сооружения и устройство хранения, приготовления и подачи регинерирующих растворов; насосное и воздуходувное оборудования.
Катионитовые фильтры бывают напорные и открытые они выпускаются серийно нашей промышленностью шести различных диаметров и с различной высотой загрузки катионитом, рассчитанные на рабочее давление 6 кг/см3. Характеристика их указана прил. 1 табл. 2 методических указаний.
На рис. 1 и 2 прил. 1 показан типовой катионитовый фильтр и устройство для равномерного распределения регенерирующего раствора.
Для глубокого умягчения воды (0,03–0,01 мг-экв/л) применяют Н-Nа-катионирование.
Сущность Н-Nа-катионирование заключается в смешении двух потоков умягчаемой воды – кислой после Н-катионитовых фильтров и щелочной – после Nа-катионитовых фильтров. Смешивая эти два потока в определенной пропорции, получают глубоко умягченную воду с заданной величиной щелочности.
Применяют параллельное, последовательное и смешанное (совместное) Н-Nа-катионирование. Схемы катионирования смотрите в приложении 2 методических указаний.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|