В блоке водяного распыления с форсунками высокого давления требуется значительное снижение общей жесткости воды, а в блоке ультразвукового увлажнения — электрической проводимости, а именно, содержания ионов кальция, магния и других металлов, а также ионов хлора.

Существуют три основные способа снижения концентрации ионов: ионный обмен, дистилляция, мембранные процессы.

Ионный обмен как метод обработки воды известен довольно давно и применялся (да и теперь применяется) в основном для умягчения воды. Раньше для реализации этого метода использовались природные ионообменные материалы (глины, цеолиты). Однако с появлением синтетических ионообменных смол эффективность использования ионного обмена для целей водоочистки резко возросла. Ионитами или ионообменными материалами называются нерастворимые вещества, способные обменивать содержащиеся в них ионы на другие ионы того же знака, находящиеся в омывающем ионит растворе. Катиониты обменивают положительно заряженные ионы, аниониты — отрицательно заряженные ионы. Обычно используется катионит, насыщенный ионом натрия, для удаления из воды солей жесткости (кальция и магния), по мере «срабатывания» иона натрия в катионите, ионообменную смолу регенерируют, промывая концентрированным раствором хлорида натрия до тех пор, пока ионы натрия не вытеснят ионы кальция и магния из ионообменной смолы. Катиониты способны удалять из воды не только ионы кальция и магния, но и другие двухвалентные ионы, а значит, и растворенное двухвалентное железо и марганец, что является главным преимуществом ионного обмена. Поэтому отпадает необходимость в такой стадии водоподготовки, как окисление. Теоретически концентрации железа, с которыми могут справиться ионообменные смолы, очень велики.

В блоках ультразвукового увлажнения для подготовки воды при низком значении расхода применяются камерные ионообменные аппараты. Недостатком этого способа являются: возможность бактериального загрязнения воды, связанная с тем, что колонии бактерий охотно поселяются на поверхности гранул ионнообменного материала, особенно на смесях катионита-анионита, имеющих нейтральный pH; необходимость частой регенерации с применением химических реагентов; образование в результате регенерации агрессивных стоков, загрязняющих окружающую среду. При раздельном использовании катионитов и анионитов вероятность загрязнения бактериями меньше. Ионообменные фильтры могут применяться на завершающей ступени водоподготовки после обратно осмотических мембран при необходимости значительного снижения общей жесткости воды в специальных установках для химической, электронной, фармацевтической промышленности. В этом случае ионообменные фильтры более компактны, регенерацию их требуется проводить значительно реже.

Дистилляция является естественным процессом очистки воды, состоящим из стадии испарения и конденсации. Любой загрязнитель, температура испарения которого выше, чем температура испарения воды, может быть удален в процессе дистилляции. Очистка дистилляцией энергоемка из-за высоких затрат теплоты на испарение и применяется только в фармацевтической, химической промышленности, производствах с чистыми технологиями при специальных требованиях к качеству воды.

Мембранные процессы широко применяются в системах водоочистки для удаления ионов, твердых взвешенных частиц и микроорганизмов. Осмосом называется самопроизвольный переход вещества через полупроницаемую мембрану, разделяющую два раствора с разной концентрацией или раствор и чистый растворитель. Растворенное вещество из раствора с высокой концентрацией переходит в раствор с низкой концентрацией. Если повысить давление в растворе с низкой концентрацией, то поток растворенного вещества прекратится, разность давлений, прекращающая переток вещества через мембрану, называется осмотическим давлением. Обратным осмосом называется метод разделения растворов. Если раствор (очищаемую воду) подать под давлением 3-8 МПа на полупроницаемую мембрану, то вода профильтруется через поры, а растворенное вещество останется перед мембраной. Эффективность обратного осмоса оценивают по селективности мембраны — способности удерживать ионы и молекулы разного размера, а также по удельной производительности единицы поверхности. Сегодня синтезированы мембраны с широким диапазоном размеров пор: от размеров, сравнимых с размерами коллоидных частиц до размеров ионов, и с высокой механической прочностью. Для разных типов воды и для разных целей предназначены различные мембраны, обеспечивающие максимально точное соответствие качества очищенной воды предъявляемым к нему требованиям. Выбор типа мембран зависит от состава исходной воды и требований к качеству очищенной воды.


⇐ назад к прежней странице | | перейти на следующую страницу ⇒