Способ автоматического регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов и устройство для его осуществления

Способ автоматического регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соввтсиих

Социапмстмчвских

"--Рвспублии

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ, (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 07.04.75 (21) 2121103/29 — 26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Геаударетаеииый «ам«тат

СССР аа делам изобретений

se открытий

Опубликовано 15.07.79. Бюллетень Ж 2

Дата опубликования описания 19.0779 (72) Авторы изобретения

С. И. Лаптев, A. H. Вулих, А. А. Аловяйников и Л. В. Рыбкина (1)) Заявитель

Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОЦЕССА ИОНООБМЕННОЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ РАСТВОРОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА

Изобретение относится к способам и устроиствам для проведения процессов ионообменной нейтрализации растворов, в частности к способам и устройствам для автоматического регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов сточных вод, и может быть использовано в химической и металлургической промышленностях.

В таких процессах неприемлемо использование в роли датчиков реле времени или расходомеров, которые автоматически выводят фильтры на регенерацию по прошествии определенного времени и после пропускания определенного количества жидкости, потому что состав исходного раствора изменяется в широких пределах.

Для успешной работы системы автоматическо- го регулирования процесса ионообменной нейтрализации сточных вод необходимо предусмотреть возможность прямой или косвенной индикации степени истощения фильтра и использовать соответствующий сигнал для переключения установки на регенерацию и обратно.

Об обработке ионитных фильтров можно судить косвенно по качеству выходящей из фильтра воды и непосредственно, изучая состояние слоя ионита.

Первая группа методов основана на измерении какого-либо свойства выходящей воды, íà- еа пример электропроводности. Проскок удаляемого иона в фильтрат вызывает изменение электропроводности, преобразуемое в сигнал для переключения фильтра на регенерацию. Однако измерение злектроцроводности одного лишь фильтрата может дать ошибочные сведения вследствие возможных изменений солевого состава раство. ра. Более надежной являются системы регулирования, основанные на сравнении качества исходной и выходящеи воды.

В другой группе методов измеряется какоеиибудь свойство самого слоя ионита, позволяющее судить о приближении его к состоянию дтфаботки. Для этой цели, например, удобно использовать специальные окрашенные ионообменные смолы и визуально следить за движением окрашенного слоя при поглощении ионов из обрабатываемой сточной воды или обрабатывать кислотно-основным индикатором последние слои

673611

55

3 по ходу потока и определять приближение проскока по началу изменения окраски в этих слоях

Известен способ автоматического регулирования процесса иойообменной нейтрализации растворов, например сточных вод, путем регулирования подачи регенерируюшего раствора в зависимости от электропроводности слоя ионита (11.

Однако в известном способе возможно форми рование ложного сигнала обработки ионитного фильтра или отсутствие сигнала при праскоке сорбируемых компонентов, что обуславливает низкую надежность регулирования этого способа.

Известное устройство для автоматического регулирования процесса нейтрализации сточных вод состоит иэ проточного реактора-смесителя, доза«тара«"реагента, датчйка и регулятора процесса. В этом устройстве автоматическое дозирование реагента осуществляется в эависимости от, величины рН сточных вод на входе и выходе реактора иэодромным регулятором, связанным с дозатором и рН-метрами (2).

Основным недостатком этого устройства является сложность системы автоматического регулиров ания.

Кроме того, при малой концентраций стоков отношение нх объемов к стехиометрическому объему дазируемого реагента очень велико, что — I требует особо тщательного перемешиванйя этих растворов и соответственно усложней11я конструкции реактора смесителя. При резком повышении ко1щейтрации стоков возможно запаздывание подачи реагентов и реактор, что может привести к проскоку сточных вод и соответственно абуславливать низкую надежность работы устройства.

С целью повышения надежности регулирования

" процесса, предотвращения проскока и увеличения срока службы ионита, подачу регенерирующего раствора осуществляют с коррекцией по @, уровню верхней подвижной-гра1ФпЯ слоя нони- ". та па достижении 75-95 -ной степени истощения обменной емкости ионита,а отключение подачи— па достижении 5-25%-най степени истощения, а датчик выполнен в виде слоя ионита, связаннога с регулятором дазатара реагента посредством штока, укрейленнаго на решетке, помещенной на поверхности слоя.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: в колонку с испитом (необходи-. мое количество ионита задают по высоте слоя) снизу подают нейтрализуемый раствор. По мере нейтралйзаций раствора и, Соответствеййо перехода мойита нз одной ионной формй "в другую, "" йроисходит пропорциональное измененйе высоты слоя, чта позволяет вести контроль степени отработки фильтра и обеспечивает с помощью mro ка, йакоящегася на,поверхности слоя, автомати1ecrcoe включппй н отключение системы регене4 рации в момент соответствия степени истощения фильтра заданному значению.

Явление изменения размеров зерен (в особенности слабодиссоциирующих ионитов) в водных растворах при измерении их ионной формы обус. лавливается большей набухаемостью солевых форм, вследствие большей гидратации в них противоионов. Так, например, при переходе карбоксильного катионита КБ — 4х10 из натриевой формы в водородную наблюдается уменьшение диаметра зерен ионита на 40%;

Таким образом, при переходе карбоксильного катионита иэ солевой формы в водородную и обратно происходит значительное уменьшение или увеличение высоты слоя ионита, которое может быть использовано в качестве источника сигнала для автоматического регулирования процесса.

Пример, Колонка с карбоксильным катионитом КБ — 4х10 (Na+) используется для нейтрализации кислых растворов при их сбросе в канализацию.

Колонка представляет собой трубу из оргстекла диаметром 10 см, в которую загружают 800 г (в пересчете на сухую смолу) катионита с обменной емкостью 10,1 мг.экв,/г, находящегося на 75% в Na — и на 25% в Н вЂ” форме. Через колонку прэпускают со скоростью 200 мл/мин водный раствор с кислотностью 0,1-0,5 r-ион Н/л

В процессе обработки катионита до заданного уровня, который соответствует переводу в Н— форму 75% общей обменной емкости смолы, было очищейо 20 л кислого раствора, При этом высота слоя ионита уменьшилась с 32 (исходное состояние) до 18 см. Для регенерй1ии катиони* . та через колонку пропускают с той же скоростью

5%-ный раствор Na0H до увеличения высоты слоя до исходной. После регенерации колонку с ионитам используют снова для нейтрализации кислых растворов.

В качестве датчика предлагаемого устройства

" кайтроля и автоматического регулирования процесса нейтрализации растворов используют колонку, содержащую слой ионита. На поверхности слоя иаййта помещают решетку или сетку, соединенную штокам с регуляторам, который связан с дозатором регенерирующега раствора. Формирование датчика сигнала, поступающего на регулятор, производится с помощью нпака, занимающего по мере усадки или набухания слоя . ионита положение, соответствующее включению или выключению дозатора регенерирующего.устройства.

На чертеже изображена устройство дпя автоматического регулирования процесса ианаобмен ной нейтрализации растворов.

Устройство включает колонку 1 с поддерживающей решеткой 2, на которой лежит слой ианита 3, На поверхности слоя ианита свободно лежит решетка или сетка 4, соединенная со шта-

673611

Формула изобретения

Д(904

5 ком 5, передвигающемся по мере перемещения верхнего уровня слоя ионита (прн его набухании или усадке), Верхний конец штока соединен через гибкий тросик 6. с тумблером 7, включенным в электрическую цепь электромагнитного клапана 8 и цепь сигнальной лампы 9. Клапан установлен на линии подачи регулирующего раствора, поступающего из бака 10, Предлагаемое устройство при нейтрализации кислых растворов карбоксильным катишитом 10 в солевой форме работает следующим образом, ИсходньпЪ раствор поступает в нижнюю часть колонны 1, проходит через слой понята 2, 3 и сбрасывается. По мере отработки ионита вследствие усадки слоя его поверхность и соответствен- 15 но решетка 4 со штоком 5 опускаются. По истощении обменной емкости ионита до 75% в результате натяжения тросика 6, изменяется положение рычага тумблера 7, и электромагнитный клапан 8 открывает линию подачи регенерирую- 20 щего раствора, Одновременно включается сигнальная лампа 9. По мере регенерации ионита поверхность слоя поднимается вместе со штоком

5. Шток давит на рычаг тумблера и по завершении регенерации переводит его в верхнее положение, в результате чего электромагнитный клапан перекрывает подачу регенерирующего растI вора и отключается сигнальная лампа. Система приходит в исходное состояние.

Предлагаемое устройство по своей конструкции значительно проще известного и обеспечива. ет полную нейтрализацию растворов вне зависимости от колебаний концентрации кислоты и общего солевого состава.

Предлагаемые способы и устройство позволя- 35 ют осуществлять автоматическую очистку кислых шахтных вод, кислых или щелочных растворов

6 химических и металлургических производств, а также могут использоваться как составная часть ионообменных установок, в частности, для деминерализации водьt.

1, Способ автоматического регулирования процесса ионообменной нейтрализации растворов, например сточных вод, путем регулирования подачи регенерирующего раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности регулирования процесса, подачу регенерирующего раствора осуществляют с коррекцией по уровню верхней подвижной границы слоя ионита.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения проскока и увеличения срока службы ионита, подачу регенернрующего раствора осуществляют по достижении 75-95%ной степени истощения обменной емкости иоиита, а отключение подачи — по достижении 525%-ной степени истощения.

3. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее нонитовый фильтр, датчик, регулятор и дозатор реагента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его работы, датчик выполнен в виде слоя ионита, связанного с регулятором дозатора реагента посредством штока, укрепленного на решетке, помещенной на поверхности слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 1!о 3558279, кл. 210-25, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР NÐ 398508, М. кл: С 02 С 5/02, 1971.

11НИИПИ Заказ 4005/23

Тираж 1034 Подписное

Филиал Г1П!1 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4