Сущность процесса катионирования воды.
При фильтровании жесткой воды через слой катионита происходит обмен катионов кальция и магния, содержащихся в воде, на ионы натрия, имеющихся в катионите. При этом ионы натрия переходят в раствор, а ионы кальция и магния оседают на катионите. При фильтровании через катионит воды, в которой имеются соли постоянной жесткости – СаСО3, МаСО3, СаSО4, МаSО4, СаС12, МаС12 и др. Процесс обмена ионов кальция и магния на ион натрия может быть изображен так:
Na2К + CaCl2 = СаК + 2NаС1
Na2К + МgSО4 = МgК + Nа2SО4
Аналогично реагируют другие соли постоянной жесткости.
Из приведенных уравнений видно, что при фильтровании жесткой воды через слой катионита, ионы кальция и магния поглощаются катионитом, а в воде взамен солей жесткости появляются хорошо растворимые соли натрия, которые не образуют накипи. Также видно, что в процессе умягчения изменяется сам катионит, который отдает переходящий в воду ион натрия и принимает на себя ионы кальция и магния. Процесс обмена ионов натрия на ионы кальция и магния идет до тех пор, пока в катионите имеются ионы натрия. Когда ионов натрия в катионите становится мало, обменная способность катионита падает, и жесткость умягченной воды быстро растет.
Для восстановления умягчающей способности его подвергают обработке 6-8 % раствором поваренной соли. Процесс обработки катионита раствором соли называется регенерацией, которую схематично можно изобразить так:
СаК + 2NаС1 = Na2К + СаС12
MgK + 2NаС1 = Na2К + MgCl2
Таким образом, процесс регенерации является процессом обратным умягчению, т. е. ионы кальция и магния, поглощенные катионитом, переходят в раствор, а взамен их катионит вновь поглощает ионы натрия.
После регенерации катионит отмывают от перешедших в раствор и заполняющих межзерновое пространство солей жесткости MgCl2, СаС12 и избытка поваренной соли, после чего фильтр снова можно включать на операцию "умягчения".
При работе катионитовых фильтров кроме вышеописанных операций - умягчение, регенерация и отмывки, производится еще одна операция - "взрыхление" катионита.
Взрыхление катионита производят потоком воды снизу вверх для устранения уплотнений в фильтрующем слое и для возможности свободного доступа раствора поваренной соли к зернам катионита. Кроме того, благодаря взрыхлению, из фильтра удаляются мелкие частицы, оседающие в толще катионита при фильтровании недостаточно осветленной воды, а также мелкие частицы катионита, получающиеся в процессе эксплуатации катионитовых фильтров, вследствие постепенного стирания зерен катионита.
Контроль процесса и оценка работы катионитовых Фильтров.
При работе катионитовых фильтров должны контролироваться следующие показатели:
а) качество исходной воды и умягченной,
6) количество умягченной воды, выдаваемое фильтрами за фильтроцикл,
в) продолжительность фильтроцикла,
г) потеря напора в катионитовых фильтрах,
д) количество соли, израсходованной на регенерацию фильтров,
е) количество воды, израсходованной на собственные нужды фильтров.
Для замера количества вырабатываемой фильтрами умягченной воды, расходуемой на собственные нужды катионитовых фильтров, должны быть установлены водомеры, на трубопроводах перед каждым катионитовым фильтром, на трубопроводе, подающим воду на взрыхление катионитовых и механических фильтров и манометрами для измерения потери напора в фильтрах при их работе.
Требования на безопасности труда.
Аппаратчик ХВО обязан строго выполнять ПТБ на участке химводоподготовки.
Нарушение ПТБ и производственной санитарии ведет к несчастным случаям.
Аппаратчик ХВО обязан знать:
а) правила пользования средствами пожаротушения и их местонахождение,
6) правила пользования средствами защиты органов дыхания,
в) правила эвакуации пострадавших от вредных веществ и способы оказания первой помощи.
При возникновении пожара аппаратчик ХВО должен немедленно сообщить начальнику смены и принять меры ликвидации пожара.
3. Цель работы и рабочее задание.
Целью работы является изучение работы катионитовых установок, ведение правильного режима химической очистки воды, с воспроизведением всем режимов работы установки, контролем параметров работы. Работа проводится на макете действующего химического Nа - катионитового фильтра.
В ходе работы необходимо определить:
a) качество исходной (сырой) воды и умягченной;
6) количество умягченной воды, выдаваемое фильтрами за фильтроцикл;
в) продолжительность фильтроцикла;
г) потерю напора в катионитовых фильтрах;
д) объем катионита, требующийся для фильтра;
е) количество соли, израсходованной на регенерацию фильтра,
ж) количество воды, израсходованной на собственные нужды фильтров.
При выполнении рабочего задания воспроизвести последовательно все режимы работы Nа - катионитового фильтра на лабораторной установке.