знесолення води

Знесолення води означає зменшення вмісту в ній розчинених солей. Цей процес називають також Деионизация, або демінералізацією. Для морських і засолених (солонуватих) вод такий процес називають опреснением.

Для багатьох процесів в теплоенергетиці, хімії, електроніці потрібна вода, яка містить мінімальні кількості солей, аж до надчистої, яка практично їх не містить.

Існує кілька способів знесолення:

Для опріснення засолених вод використовується термічний метод, зворотний осмос та електродіаліз. Споживання при іонному обміні реагентів і обсяг відходів пропорційні солевмістом очищається, і тому його застосування вважається економічно виправданим при вмісті солей до 2 г / л.

У всьому світі для опріснення морської води найбільшого поширення набули установки зворотного осмосу. Вони забезпечують отримання води з заданим високою якістю. Лідерство цього методу зміцнюється в міру триваючого прогресу в техніці виготовлення мембран і додаткового обладнання.

Для отримання глубокообессоленной (деионизированной) води використовується як чисто ионообменная технологія, так і її комбінація з різними методами очищення, що включає зворотний осмос. Термічний метод, який раніше був обов'язковий для отримання апірогенної води для медичних цілей, і тут поступився місцем зворотному осмосу з УФ-опроміненням.

Найстаршим методом отримання знесоленої води (дистиляту) є термічний метод - перегонка, дистиляція, випарювання.

Основою процесу є витрата води на парову фазу з подальшою її конденсацією. Для випаровування води потрібно підвести, а при конденсації пари - відвести тепло фазового переходу. При утворенні пари в нього поряд з молекулами води переходять і молекули розчинених речовин відповідно їх летючість.

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 дистиляційні установки підрозділяються на одноступінчасті, багатоступінчасті і термокомпрессіонной.

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.

Найбільш часто знесолення води виробляють іонним обміном. Це найбільш відпрацьований і надійний метод.

Часткове знесолення води відбувається при її пом'якшенні методами Н-Na-катионирования, Н-катионирования з голодної регенерацією, Н-катионирования на слабокислотні катионите. У цих процесах відбувається вилучення солей жорсткості і часткова їх заміна на катіон водню, який руйнує бікарбонат-іони з подальшим видаленням утворився газу з води. Ступінь знесолення відповідає кількості вилученого СаСО3.

При глибокому обессоливании з розчину видаляються всі макро- і мікроелементи, тобто солі і домішки. Ступінь очищення розчину по кожному макроелементи (катиону і аніони) залежить від їх спорідненості до даного іоніту, тобто від розташування в рядах селективності. Підбираючи іоніти, ступінь їх регенерації і кількість ступенів очищення, можна домогтися необхідної глибини очищення води практично будь-якого початкового складу.

Знесолення може проводитися в одну, дві, три ступені або змішаним шаром іонітів. В кожному ступені розчин послідовно очищається спочатку на катионите в Н-формі (при цьому витягуються всі знаходяться в розчині катіони), а потім на анионите в ОН-формі (при цьому витягуються знаходяться у воді аніони).

Більш глибоке витяг аніонів може протікати тільки на сільноосновним аніонітах.

Після насичення іонітів для їх регенерації суміш необхідно попередньо розділити на чисті катионит і аніоніт (вони, як правило, мають певну відмінність по щільності). Поділ може проводитися гідродинамічним методом або шляхом заповнення фільтра концентрованим 18% -ним розчином лугу.

Через складність операцій розділення суміші іонітів і їх регенерації такі апарати використовуються в основному для очищення малосолона вод, наприклад, контурних, для глибокої доочистки води, знесоленої на роздільних шарах іонітів або зворотним осмосом. Тобто в тих випадках, коли регенерація проводиться рідко, або іоніти застосовують для отримання надчистої води з опором, близьким до 18МОм / см, в енергетиці та мікроелектроніці - там, де ніякі інші способи не можуть забезпечити задану якість.

Витяг розчинених речовин з води може проводитися мембранними методами.

Рівень знесолення визначається селективністю мембран.

Методом нанофильтрації можна досягти часткового знесолення, видаливши солі жорсткості разом з двозарядний аніонами і частково - однозарядні катіони натрію і калію і аніони хлору.

Більш глибоке знесолення забезпечує низьконапірний зворотний осмос. Максимальна ефективність за всіма компонентами забезпечується зворотноосмотичними мембранами, які працюють при високому тиску. Сумарна ступінь знесолення залежить від катіонного і аніонного складу води і орієнтовно становить: для нанофільтрації 50-70%, для низьконапірного зворотного осмосу 80-95%, для високонапірного 98-99%.

Для забезпечення нормальної експлуатації обратноосмотічеськіх і нанофільтраційних установок необхідно, щоб вода, що подається на мембрани, відповідала певним нормам, а саме:

Подається на мембрани вода повинна містити:

· Менш 0,56 мг / л зважених речовин;

· Менш 2-3 мгО2 / л колоїдних забруднень;

· Вільного хлору менше 0,1 мг / л для композитних поліакриламідних мембран і менш 0,6-1,0 мг / л для ацетатцелюлозних;

· Малорозчинні солі (заліза, кальцію, магнію, стронцію) у концентраціях, що не викликають їх відкладення на мембранах;

· Мікробіологічні забруднення повинні бути відсутніми;

· Температура води, що подається не повинна перевищувати 35-45 o С;

· РН вихідної води повинен знаходитися в межах 3,5-7,2 для ацетатцелюлозних мембран і 2,5-11,0 для поліакриламідних.

Для забезпечення зазначених вимог необхідно забезпечити передочистку води перед її подачею на мембранну установку. Вона включає в себе вузли: механічної фільтрації-знезалізнення, дехлорування, пом'якшення та дозування інгібітору, знезараження ультрафіолетом.

Важливим аспектом при розрахунку мембранних установок є облік температури живильної води.