RU2058817C1

RU2058817C1 - Cationite regeneration method

Info

Publication number: RU2058817C1
Application number: RU95116349A
Authority: RU
Inventors: В.А. Северухин; В.П. Усов
Original assignee: Северухин Владимир Александрович; Усов Виталий Петрович
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1996-04-27
Also published as: RU95116349A

Abstract

FIELD: waste ionite filters regeneration for boilers, thermoelectric power stations water preparation systems, sewage works demineralizing systems and industries, that use softened or demineralized water in production processes. SUBSTANCE: for Na- cationite filters regeneration method provides for: cationite loosening by 0.03 - 0.05 % solution of phosphoric acids based phosphororganic reactant with solution feeding speed of 10 - 15 m/s; regeneration by using successive treatment of cationite with regenerating solution of loosening stage in amount of 2 - 2.5 of its volume per 1 volume of cationite and with sodium chloride solution. Cationite is washed with water. Cationite regeneration is carried out in 5 - 6 % sodium chloride solution. Based on phosphoric acids industrially produced complexones of ОЭДФ, НТФ, Дифанат, ИОМС-1 trademarks and other phosphororganic complexones are used as bearing phosphor organic reactant. EFFECT: extended filtering cycle of cationite loading, increased regeneration degree of saturated with metal double charge iones cationite, provision of cationite initial characteristics full reduction. 4 cl

Description

Изобретение относится к способам регенерации исчерпавших свою емкость ионитовых фильтров в системе водоподготовки котельных, ТЭЦ, в системе обессоливания очистных сооружений сточных вод и может быть использовано в отраслях промышленности, применяющих умягченную или обессоленную воду в технологических процессах. The invention relates to methods for regenerating exhausted ionite filters in a boiler water treatment system, a thermal power plant, in a desalination system of wastewater treatment plants and can be used in industries using softened or demineralized water in technological processes.

Известен способ регенерации отработанного катионита в процессе умягчения воды, заключающийся в том, что через отработанный катионит пропускают 6-8% -ный или концентрированный раствор поваренной соли. В процессе регенерации указанным способом происходит обратный ионообмен, когда катионы Na⁺ обмениваются на катионы Са⁺ и Мg⁺, содержащиеся в катионите [1]
К недостаткам указанного способа относится большой расход поваренной соли на регенерацию (до 50% от себестоимости умягченной вода), низкая степень очистки, обусловленная содержанием в растворе солей жесткости, которые отрицательно влияют на процесс. Кроме того, увеличивается количество сбрасываемых стоков.A known method of regeneration of spent cation exchange resin in the process of water softening, which consists in the fact that through the spent cation exchange resin pass 6-8% or concentrated solution of sodium chloride. In the process of regeneration by this method, reverse ion exchange occurs when Na ⁺ cations are exchanged for Ca ⁺ and Mg ⁺ cations contained in cation exchange resin [1]
The disadvantages of this method include the high consumption of salt for regeneration (up to 50% of the cost of softened water), a low degree of purification due to the content of hardness salts in the solution, which negatively affect the process. In addition, the amount of discharged effluents is increasing.

Известен способ регенерации катионита, используемого для очистки природных и сточных вод путем обработки катионита 30%-ным раствором фосфорной кислоты, содержащие 1-3 г/л ионов аммония, в частности сульфата аммония. Однако применение данного способа не обеспечивает высокую степень регенерации катионита от двухзарядных ионов (порядка 88%) и требует дополнительного введения химических реагентов, увеличивая объемы перерабатываемых стоков [2]
Известен способ регенерации Na-катионитового фильтра, истощенного в режиме умягчения воды, осуществляемый путем взрыхления ионита в 3 стадии: сначала 3%-ным раствором поваренной соли при скорости 3-4 м/ч до вытеснения из истощенного ионита частично умягченной воды, затем раствором соли той же концентрации при скорости в 2-5 раз больше первоначальной и далее вытесненной из ионита на 1-ой стадии водой при скорости 5-14 м/ч. Далее осуществляют отмывку ионита, электродиализ отмывочной воды и возврат его на стадию отмывки ионита [3]
Указанный способ позволяет уменьшить сброс стоков регенерации в водоемы, однако имеет невысокую степень регенерации, технологически трудоемок и незначительно увеличивает фильтроцикл катионитового фильтра.A known method of regeneration of cation exchange resin used to purify natural and waste water by treating cation exchange resin with a 30% phosphoric acid solution containing 1-3 g / l of ammonium ions, in particular ammonium sulfate. However, the use of this method does not provide a high degree of regeneration of cation exchanger from doubly charged ions (about 88%) and requires additional introduction of chemical reagents, increasing the volume of processed effluents [2]
A known method of regeneration of a Na-cation exchange filter depleted in water softening mode, carried out by loosening the ion exchanger in 3 stages: first with 3% sodium chloride solution at a speed of 3-4 m / h until partially softened water is displaced from the depleted ion exchanger, then with a salt solution the same concentration at a speed of 2-5 times greater than the initial and then displaced from the ion exchanger at the first stage with water at a speed of 5-14 m / h. Next, they carry out washing of the ion exchanger, electrodialysis of the washing water and returning it to the stage of washing the ion exchanger [3]
The specified method allows to reduce the discharge of regeneration effluents into water bodies, however, it has a low degree of regeneration, is technologically laborious and slightly increases the filter cycle of the cation exchange filter.

Целью изобретения является увеличение фильтроцикла загрузки катионита, повышение степени регенерации катионита, насыщенного двухзарядными ионами металлов, обеспечение полного восстановления исходных характеристик катионита. The aim of the invention is to increase the filter cycle loading of cation exchange resin, increasing the degree of regeneration of cation exchange resin saturated with doubly charged metal ions, ensuring complete restoration of the initial characteristics of the cation exchange resin.

Это решается описываемым способом регенерации Nа-катионитовых фильтров, согласно которому проводят взрыхление катионита 0,03-0,05%-ным раствором фосфорорганического реагента на основе фосфоновых кислот при скорости подачи раствора 10-15 м/с, регенерацию путем последовательной обработки катионита регенерационным раствором стадии взрыхления в количестве 2-2,5 объема на 1 объем катионита и раствором поваренной соли. Отмывку катионита ведут водой. This is solved by the described method of regeneration of Na-cation exchange filters, according to which the cation exchanger is loosened with a 0.03-0.05% solution of an organophosphorus reagent based on phosphonic acids at a solution feed rate of 10-15 m / s, regeneration by sequential treatment of cation exchange resin with a regeneration solution loosening stages in an amount of 2-2.5 volumes per 1 volume of cation exchanger and sodium chloride solution. The cation exchange resin is washed with water.

Регенерацию катионита проводят обычно 5-6%-ным раствором поваренной соли. The regeneration of cation exchange resin is usually carried out with a 5-6% solution of sodium chloride.

В качестве фосфорсодержащего органического реагента используют комплексоны выпускаемые промышленностью марки: ОЭДФ, НТФ, Дифанат, ИОМС-1 и другие фосфорорганические комплексоны на основе фосфоновых кислот. As the phosphorus-containing organic reagent, chelators used by the industry are used: OEDP, NTF, Difanat, IOMS-1, and other organophosphorus chelators based on phosphonic acids.

НТФ (ТУ 6-09-52-83-86) представляет собой комплексообразующий реагент на основе нитрилотриметилфосфоновой кислоты. NTF (TU 6-09-52-83-86) is a complexing reagent based on nitrilotrimethylphosphonic acid.

ОЭДФ гидроксиэтилиденфосфоновая кислота (ТУ-6-09-53-72-87). OEDP hydroxyethylidenephosphonic acid (TU-6-09-53-72-87).

Дифанат (ТУ-6-09-20-235-93) композиционная система на основе солей нитрилотриметилфосфоновой кислоты. Diphanate (TU-6-09-20-235-93) is a composite system based on salts of nitrilotrimethylphosphonic acid.

ИОМС-1 (ТУ-6-05-211-1153-83) композиционная система метилфосфоновых производных хлористого аммония. IOMS-1 (TU-6-05-211-1153-83) is a composite system of methylphosphonic derivatives of ammonium chloride.

Согласно предлагаемому способу на первом этапе регенерации катионита полифосфатами образуются комплексы последних с катионами двухвалентных металлов, являющихся слабодиссоциирующимися, вследствие чего равновесие процесса смещается в сторону десорбции двухзарядных катионов и обеспечивается высокая степень их извлечения из катионита. Наиболее оптимальными величинами на первой стадии регенерации катионита является скорость подачи регенерационного раствора 10-15 м/с, обеспечивающая интенсивное взрыхление катионита, и количество регенерационного раствора, равное 2-2,5 объема на 1 объем катионита при концентрации полифосфата 0,03-0,05 мас. Уменьшение количества раствора снижает глубину очистки в 2-3 раза, а увеличение приводит к непроизводительному увеличению объемов перерабатываемых или сбрасываемых стоков. Снижение концентрации полифосфатов не дает ожидаемого эффекта и приводит к снижению степени регенерации катионита, а увеличение ведет к непроизводительному расходу реагентов. According to the proposed method, at the first stage of cation exchange resin regeneration by polyphosphates, complexes of the latter with cations of divalent metals, which are weakly dissociating, are formed, as a result of which the process equilibrium is shifted towards the desorption of doubly charged cations and a high degree of their extraction from cation exchange resin is ensured. The most optimal values at the first stage of cation exchanger regeneration are the feed rate of the regeneration solution 10-15 m / s, providing intensive loosening of cation exchanger, and the amount of regeneration solution equal to 2-2.5 volumes per 1 volume of cation exchanger at a concentration of polyphosphate 0.03-0, 05 wt. A decrease in the amount of solution reduces the cleaning depth by a factor of 2–3, and an increase leads to an unproductive increase in the volume of processed or discharged effluents. A decrease in the concentration of polyphosphates does not give the expected effect and leads to a decrease in the degree of regeneration of cation exchange resin, and an increase leads to unproductive consumption of reagents.

Время регенерации на первой стадии 10-20 мин, увеличение времени дополнительного эффекта не дает. В процессе обработки очищенного катионита раствором NaCl катионит полностью переходит в Na⁺ форму при выдержке его в растворе поваренной соли в течение 15-20 мин. Раствор поваренной соли сливают в бак приготовления и используют повторно до проявления в нем ионов жесткости. Отмывка катионита проводится водой в прямоточном режиме при обычных скоростях потока в течение 15-20 мин.The regeneration time in the first stage is 10–20 min; an increase in the time does not give an additional effect. During the processing of purified cation exchange resin with a NaCl solution, cation exchange resin completely passes into the Na ⁺ form when it is kept in a solution of sodium chloride for 15-20 minutes. The sodium chloride solution is poured into the cooking tank and reused until hardness ions appear in it. The cation exchange resin is washed with water in a direct-flow mode at normal flow rates for 15-20 minutes.

Время одного цикла регенерации ≈1 ч, при этом происходит полное восстановление исходных характеристик катионита, устойчивое увеличение фильтроцикла в 2-3 раза, сокращается расход воды на отмывку катионита и сброс реагентов с регенерационными водами. The time of one regeneration cycle is ≈1 h, at the same time, the initial characteristics of the cation exchanger are completely restored, the filter cycle increases steadily by 2-3 times, the water consumption for washing the cation exchanger and the discharge of reagents with regeneration water are reduced.

П р и м е р 1. 100 мл отработанного катионита, содержащего после стадии сорбции катионов из воды 0,86 г/экв Са⁺, 0,53 г-экв Mg⁺, заливают раствором фосфорорганического комплексона марки ИОМС-1 в количестве 250 мл с концентрацией 30 мг/л (0,03 мас.). Катионит перемешивают в течение 5-10 мин и выдерживают в растворе еще 10 мин. Раствор сливают, катионит промывают объемом воды, заливают 5%-ным раствором NaCl и выдерживают в растворе 20 мин. После слива раствора соли катионит промывают 2-3 объемами воды. В раствор полифосфатов переходит 0,83 г-экв Са⁺ и 0,5 г-экв Mg⁺. Степень извлечения последних составляет 95,6%
П р и м е р 2. Регенерацию катионитов проводят аналогично примеру 1, только в качестве регенерирующего раствора используют раствор фосфорорганического комплексона НТФ в количестве 200 мл с концентрацией 50 мг/л (0,05 мас.). В раствор комплексона переходит 0,79 г-экв Са⁺ и 0,5 г-экв Мg⁺. Степень извлечения составляет 92,8%
П р и м е р 3. Проводят регенерацию рабочего фильтра диаметром 1,5 м, Н= 2, с загрузкой катионита (сульфоуголь) 3,6 м³. Жесткость исходной воды 4,4-5,7 г-экв/м³. Фильтроцикл 12 ч при загрузке 8 м³/ч.PRI me R 1. 100 ml of spent cation exchange resin containing after the stage of sorption of cations from water 0.86 g / eq Ca ⁺ , 0.53 g-eq Mg ⁺ , is poured with a solution of organophosphorus complexon brand IOMS-1 in an amount of 250 ml with a concentration of 30 mg / l (0.03 wt.). The cation exchanger is stirred for 5-10 minutes and kept in solution for another 10 minutes. The solution is drained, the cation exchange resin is washed with a volume of water, poured with a 5% NaCl solution and kept in the solution for 20 minutes. After draining the salt solution, the cation exchange resin is washed with 2-3 volumes of water. 0.83 g-equivalent of Ca ⁺ and 0.5 g-equivalent of Mg ⁺ passes into a solution of polyphosphates. The degree of extraction of the latter is 95.6%
PRI me R 2. The regeneration of cation exchangers is carried out analogously to example 1, only as a regenerating solution use a solution of organophosphorus complexone NTF in an amount of 200 ml with a concentration of 50 mg / l (0.05 wt.). 0.79 g-equiv of Ca ⁺ and 0.5 g-equiv of Mg ^{+ are} transferred to the complexon solution. The degree of extraction is 92.8%
PRI me R 3. Carry out the regeneration of the working filter with a diameter of 1.5 m, N = 2, with the loading of cation exchange resin (sulfonated coal) 3.6 m ³ . The hardness of the source water is 4.4-5.7 g-equiv / m ³ . Filter cycle 12 hours at a load of 8 m ³ / h.

После истощения загрузки Na-катионитового фильтра осуществляют взрыхление раствором ОЭДФ с концентрацией 40 мг/л. Раствор реагента в количестве 7,2 м³ подают в противоточном режиме из емкости со скоростью 10-15 м/с, обеспечивающей достаточное взрыхление катионита. Катионит выдерживают в растворе 20 мин. после чего раствор сливают и собирают в отдельную емкость. Затем осуществляют обработку фильтра 5%-ным раствором поваренной соли в количестве 5,4 м³, выдерживают в растворе соли 15-20 мин. Отработанный раствор соли собирают в отдельную емкость и используют повторно. Затем проводят отмывку фильтра сверху вниз водой в течение 15-20 мин при обычных скоростях потока. Отмывочные воды используют повторно.After the charge of the Na-cationite filter is depleted, loosening is carried out with a HEDP solution at a concentration of 40 mg / L. A reagent solution in an amount of 7.2 m ^{3 is} supplied in countercurrent mode from the tank at a speed of 10-15 m / s, providing sufficient loosening of the cation exchanger. Cation exchange resin is kept in solution for 20 minutes. after which the solution is drained and collected in a separate container. Then the filter is treated with a 5% solution of sodium chloride in an amount of 5.4 m ³ , kept in a salt solution for 15-20 minutes. The spent salt solution is collected in a separate container and reused. Then the filter is washed from top to bottom with water for 15-20 minutes at normal flow rates. Wash water is reused.

В результате проведенной регенерации рабочего фильтра произошло полное восстановление исходных характеристик катионита и устойчивое увеличение фильтроцикла в 3 раза, сократилось время отмывки фильтра, а экономия воды при отмывке составила 50%60% что значительно сократило количество сбросных вод. As a result of the regeneration of the working filter, the initial characteristics of the cation exchange resin were completely restored and the filter cycle increased steadily 3 times, the filter washing time was reduced, and the water saving during washing was 50% 60%, which significantly reduced the amount of waste water.

Claims

1. METHOD FOR RECONSTRUCTION OF KATIONITE in the process of softening and desalination of hard water, including loosening of cation exchange resin, treatment with sodium chloride solution and its subsequent washing, characterized in that the cation exchange agent is loosened by 0.03 0.05 wt% phosphoric acid based organophosphate reagent at a reagent feed rate of 10 15 m / s in an amount of 2.0 to 2.5 volumes per 1 volume of cation exchanger, after which the cation exchanger is kept in the same solution for no more than 20 minutes.

2. The method according to claim 1, characterized in that as the organophosphorus reagent, complexing reagents based on nitrilotrimethylphosphonic acid and hydroxyethylidenephosphonic acid are used.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that, as an organophosphorus reagent, compositions based on salts of nitrilotrimethylphosphonic acid and methylphosphonic derivatives of ammonium chloride are used.

4. The method according to PP.1 to 3, characterized in that use 5 to 6% solution of sodium chloride.