Знесолення води
.
В даний час багато країн відчувають гостру нестачу прісної води, обумовлено інтенсивним розвитком промисловості та сільського господарства, який привів до різкого зростання споживання води і збільшення забруднення навколишнього середовища. Дефіцит прісної води поглиблюється не тільки ростом водоспоживання, але і погіршенням якості природних вододжерел в результаті надходження до них стічних вод. Одним з джерел поповнення питних ресурсів може бути опріснення мінералізованих вод. Це завдання є особливо актуальною для водозабезпечення віддалених населених пунктів може бути досягнуто за допомогою автономних систем водоочистки.
Під знесоленням води розуміють - процес зниження вмісту розчинених в ній солей до необхідної величини розчиненого залишку.
Розрізняють часткове і повне знесолення.
Часткове знесолення - є опріснення, в результаті якого величина солевмісту в очищеній воді не перевищує 1 мг/л.
Повне знесолення забезпечує одержання в процесі обробки води, близької за якістю до дистильованої, що використовується в більшості випадків для живлення котлів ТЕЦ, ГРЕС.
До найпоширеніших методів знесолення води відносяться:
1. Іонний обмін - базується на здатності іонітів обмінювати іони Н + та ОН-, відповідно на катіони Са +2, Мg +2, Na + та аніони SO2-4 CL-розчинених у воді солей, і реалізується шляхом пропуску через Н-катіонітових і ОН-аніонітових;
2. Зворотній осмос - продавлювання через мембрану води з тиском вище осмотичного (баромембранний процес);
3. Електродіаліз - це мембранний процес, заснований на явищі переносу іонів електроліту через селективні іонообмінні мембрани під дією постійного електричного струму;
4. Дистиляція - випаровування води.
Вибір методу знесолення визначається продуктивністю установки, якістю вихідної та очищеної води і здійснюється на базі техніко-економічного порівняння варіантів.
1. Іонний обмін
Іонний обмін до теперішнього часу залишається одним з основних методів очищення води від забруднень, глибокого її знесолення. Наявність розмаїтості них іонообмінних матеріалів дозволяє вирішувати завдання очищення вод різного хімічного складу з високою ефективністю.
Через введення додаткових реагентів на стадії регенерації іонообмінних смол утворюється великий обсяг вторинних відходів. Зокрема, традиційне застосування сильнокислотних катіонітів вимагає використання 2-3-кратного надлишку кислоти. Внаслідок чого утворюється значна кількість кислих регенератів. Це істотно збільшує об'єм відходів і вимагає їх нейтралізації.
Перспективним методом скорочення витрати реагентів на регенерацію іонітів і, відповідно, зниження обсягу вторинних відходів представляється застосування іонообмінних смол нового покоління із слабодисоційними функціональними групами, що володіють підвищеною сорбційною ємністю і можливістю регенерації практично стехіометричною кількістю кислоти або лугу.
Очищення води здійснюють іонітами - іонообмінними синтетичними смолами, виготовленими у вигляді гранул розміром 0,2 ... 2 мм. Іоніти виготовляють з нерозчинних у воді полімерних речовин, що мають на своїй поверхні рухомий іон (катіон або аніон), який за певних умов вступає в реакцію обміну з іонами того ж знака, що містяться у воді. Розрізняють сильно-і слабокислотні катіоніти (в Н + - або Na + - формі) і сильно-і слабоосновні аніоніти (в ОН-або сольові форми), а також іоніти змішаної дії. Основним фактором кінетики процесу є швидкість іонообміну між іонами води і омиваної часткою смоли. На зовнішній поверхні омиваної частки утворюється нерухома водяна плівка, товщина якої залежить від швидкості потоку очищуючої води і розмірів зерна смоли. Іон, який прагне потрапити всередину частинки смоли, у функціональну групу, повинен дифундувати з води через плівку, пройти через граничну поверхню частинки і всередині смоли в розчині набухання стремиться до асоціації з функціональною групою. Дифузія іонів через плівку є найважливішим етапом процесу.
Виборче поглинання молекул поверхнею твердого адсорбенту відбувається внаслідок впливу на них неврівноважених поверхневих сил адсорбенту.
Іонообмінні смоли мають можливість регенерації. Після виснаження робочої обмінної ємності іонітів, вона втрачає здатність обмінюватися іонами і її необхідно регенерувати. Регенерація проводиться насиченими розчинами, вибір яких залежить від типу іонообмінної смоли. Процеси відновлення, як правило, протікають в автоматичному режимі. На регенерацію зазвичай витрачають близько 2 годин, з них на розпушування - 10 - 15 хв, на фільтрування регенеруючого розчину - 25 - 40 хв, на відмивання - 30 - 60 хв. Іонообмінне очищення реалізують послідовним фільтром води через катіоніти і аніоніти.
Залежно від виду та концентрації домішок у воді, необхідної ефективності очищення використовують різні схеми іонообмінних установок.
2. Зворотній осмос
За допомогою цього методу можна проводити глибоке опріснення води. У нормальних умовах ефект опріснення становить 95-98%. Поділ води і які містяться в ній речовин досягається за допомогою напівпроникною мембраною. Самі мембрани виготовляються з різних матеріалів, наприклад, поліаміду або ацетат целюлози і випускаються у вигляді порожнистих волокон або рулонного типу. Через мікроскопічно малі пори цих мембран може практично проникати тільки чиста вода і розчинені в ній гази, у той час як сіль, мікроорганізми, органічні сполуки і т.д. в основному затримуються мембраною.
Ефект опріснення і пов'язана з ним продуктивність з опрісненням води залежить від різних чинників, насамперед від загального солевмісту сирої води, а також сольового складу, тиску та температури.
Метод зворотного осмосу полягає в фільтруванні розчинів під тиском через напівпроникні мембрани, пропускають воду і затримують молекули або іони розчинених речовин.
Мембранний елемент має вигляд пакета, три кромки якого герметизовані, а четверта кріпиться до перфорованоі трубки для відводу фільтрату.
Пакет разом з сіткою-сепаратором накручується на цю трубку. Колективна суміш рухається в поздовжньому напрямку по міжмембранних каналах, фільтрат з дренажного матеріалу надходить у відводячу трубку.
Мембранні апарати цього типу мають високу щільність упаковки мембран (300 - 800) м3/м2
Для збільшення терміну служби мембрани, вода повинна пройти попереднє очищення від механічних домішок, кислот, лугів та окислювачів.
1. ступінь: для очищення від зважених домішок встановлюють механічний префільтр. При підвищеній кислотності і для очищення від надмірного заліза і марганцю встановлюють картридж з засипанням ДАМФЕР.
2. ступінь: для очищення від активного хлору, органіки використовується фільтруючий елемент на основі гранульованого активованого вугілля. Якщо ж жорсткість підвищена, то комплектують елементами, що фільтрують з додаванням іонообмінної смоли або кристалів гексаметафосфата.
3. ступінь: механічний фільтр або фільтр з пресованим активованим вугіллям.
Фільтри перших трьох ступенів підлягають заміні через 6-12 місяців в залежності від якості води, їх стандартна продуктивність - до 200 л / добу.
Для компенсації малої продуктивності зворотноосмотичної мембрани фільтр укомплектований накопичувальною ємністю на 12 літрів.
Якщо ви хочете збільшити вміст мікроелементів у очищеної води, то можна скористатися установкою зворотного осмосу з мінералізатором. Розчинені мінерали не засвоюються організмом, проте збагачена ними вода набуває більш звичний смак.
Додаткові опції:
- Помпа підвищення тиску, якщо тиск води в подаючій магістралі недостатній
- УФ-лампа для води, забрудненої бактеріями.
3. Електродіаліз
Знесолення води здійснюється за допомогою методу електродіаліз (електро. ... грец. Dialysis - розкладання, відділення), тобто іони розчинених солей переносяться під дією постійного електричного струму через іонообмінні мембрани.
Метод електродіаліз використовує:
1) електролітичну дисоціацію у воді молекул розчинених речовин на іони;
2) спрямований рух іонів в електричному полі;
3) селективні властивості іонообмінних мембран по відношенню до іонів, що мають заряди різних знаків.
Розчинення солей у воді з утворенням іонних пар відбувається під впливом диполей, утворених молекулами води через особливості розташування в них атомів водню і кисню.
У постійному електричному полі іони отримують спрямований рух згідно з орієнтації поля, при цьому зберігається принцип електронейтральності розчину в будь-якій його точці.
Селективність іонообмінних мембран, тобто здатність пропускати іони з зарядом одного знака, обумовлено наявністю в них фіксованих йоногенних груп, електричне поле яких перешкоджає проходженню через мембрану іонів із зарядом того ж знака, що і заряд іона фіксованого в полімерній матриці мембрани.
Іонообмінні мембрани (головний робочий елемент електродіаліз) виготовляються з іонообмінних смол (іонітів) активні групи яких здатні до іонного обміну. Перенесення електрики в мембранах під дією електричного поля, обумовлений дифузією противоіонів з розчину в мембрану і з мембрани в розчин з протилежного боку. Перенесення іонів у мембрані відбувається за рахунок рухомих противоіонів. Мембрана, що містить йоногенних групи позитивних іонів (аніонообмінна мембрана), в електричному полі в початковому розчині пропускає, в основному, тільки аніони. Мембрана, що містить йоногенних групи негативних іонів (катіоннообмінна мембрана) - пропускає, в основному, тільки катіони.
Принцип роботи електродіаліз на прикладі знесолення розчину NaCl показаний на малюнку. Оброблювану воду поділяють чередуючими катіонообмінними С і аніонообмінними А, які утворюють чергуючі знесоліваючі (ділюатние) камери 2-4 і концентруючі (ропні) камери 3-5, розташовані між парою електродів: 6 анодом і катодом 1. По трубопроводу 11 подають вихідну воду на знесолення в камери 2-4, на концентрування в камери 3-5. Знесолена воду з камер 2-4 і розсіл з камер 3-5 видаляють окремими трубопроводами 7 і 8. Перед кожним електродом встановлюють приелектродні камери.
4. Дистиляція
Найстарішим методом отримання знесоленої води - є дистиляція (термічний метод) - перегонка, випарка.
Основою процесу є перехід води в парову фазу з наступною її конденсацією. Для випаровування води потрібно підвести, а при конденсації пара - відвести тепло фазового переходу. При утворенні пари в нього разом з молекулами води переходять і молекули розчинених речовин відповідно їх летючістю.
Найважливішою перевагою даного методу є мінімальні кількості використовуваних реагентів і обсяг відходів, які можуть бути отримані у вигляді твердих солей.
Теплова і економічна ефективність методу визначається режимом випаровування і ступенем рекуперації тепла фазового переходу при конденсації пари.
За характером використання дістіляційні установки підрозділяються на одноступінчасті, багатоступінчасті і термокомпресійні.
Найбільший інтерес представляє використання випарних установок в поєднанні з іонообмінними і реагентними схемами. У цих умовах можливо оптимізувати витрати реагентів, тепла і вирішити як економічні, так і екологічні проблеми.
.
Іформація на нашому сайті та консультація наших фахівців дозволять Вам правильно і якісно підібрати і змонтувати систему фільтрів.
.
Зрозуміло, на сайті дана тільки сама загальна інформація. Якщо Вас цікавлять конкретні питання, пов'язані з обладнанням для систем водопостачання, ми будемо раді відповісти на будь-які запитання. Наші контакти.
Також можете задати запитання на нашому форумі у відповідному розділі.
