Обмін одно– і двозарядних катіонів на пористих поліакрилових іонітах - Автореферат

Враховуючи ці обставини, нові методичні можливості (в останні роки розроблена методика вивчення обміну іонів в системах, які містять малорозчинну сполуку двозарядного катіона) і практичне значення дослідження таких систем (запропоновані перспективні способи глибокого пом,якшення води із застосуванням поліакрилових катіонітів) в дисертації зроблена спроба розвитку теоретичних уявлень про рівноважний обмін одно - і двозарядних катіонів на пористих поліакрилових катіонітах з тим, щоб використовувати отриману інформацію для апріорних розрахунків стадії регенерації іонітів, виснажених при пом,якшенні води. Мета роботи - обгрунтування теоретичної моделі, яка адекватно відображає рівновагу обміну одно - і двозарядних катіонів в гелевій фазі пористих поліакрилових іонітів, її застосування для аналізу нерівноважної динаміки десорбції суміші катіонів кальцію, магнію, натрію іонами гідроксонію та розробка на основі теоретичних уявлень методу розрахунку умов досягнення наперед заданого ступеня регенерації карбоксильних акрилових катіонітів стехіометричною кількістю сірчаної кислоти, в тому числі при використанні кислоти, що знаходиться в стічних водах Н-катіонітних фільтрів установок знесолювання води. Для досягнення мети були поставлені і вирішені такі задачі: розробка теоретичної моделі, що дозволяє з високою точністю описати іонообмінні рівноваги Н -Mg2 ; H - Ca2 ; Na - Mg2 ; Na - Ca2 на карбоксильних акрилових катіонітах у широкій області зміни складів резинатів і зовнішнього розчину; створення формалізму, що дозволяє на основі параметрів теоретичної моделі динаміки десорбції суміші катіонів сірчаною кислотою розраховувати головні технологічні характеристики процесу регенерації катіоніта при різних способах його організації; На основі уявлень про наявність відокремлених і спарених обмінних центрів в карбоксильних акрилових катіонітах обгрунтована модель іонообмінної рівноваги одно-і двозарядних катіонів, яка дозволяє з високою точністю описати експериментальні дані в широкій області зміни складів резинатів і зовнішнього розчину, а також визначити частки центрів кожного виду в загальній ємності іоніта.Це не дозволяє вирішити значну для практики задачу нерівноважної динаміки сорбції в умовах, які характерні для регенерації виснажених при пом,якшенні води іонітів, а також обгрунтувати за її допомогою можливість досягнення наперед заданого ступеня регенерації карбоксильних акрилових катіонітів стехіометричною кількістю сірчаної кислоти, яка знаходиться в стічних водах Н-катіонітних фільтрів установок знесолювання води. Таке технічне вирішення дозволить уникнути застосування товарних реагентів при помякшенні води, не менше, ніж у 2 рази скоротити кількість солей у стічних водах, знизити витрати води на власні потреби іонообмінних установок, а в перспективі - реалізувати безстічну схему помякшення води за рахунок застосування маловитратної технології кристалізації сульфату кальцію. Іонообмінні рівноваги Н -Mg 2; Н -Ca 2; Na -Mg 2; Na -Ca 2 на карбоксильних акрилових катіонітах, що визначають хід процесу регенерації іонітів сірчаною кислотою, залежать від геометрії розташування фіксованих обмінних центрів у матриці катіонообмінника. Теоретична модель внутрішньодифузійної динаміки сорбції одного компонента щільним шаром іоніта добре апроксимує експериментальні дані процесу регенерації виснаженого при помякшенні води акрилового карбоксильного катіоніта Lewatit CNP 80 розчином сірчаної кислоти в паралельнотічному, протитічному режимах і при розпушенні шару катіоніта. Сформульовані теоретичні моделі дозволили знайти схему і визначити умови організації процесу регенерації карбоксильних акрилових катіонітів стехіометричною кількістю сірчаної кислоти, що знаходиться у відпрацьованих регенераційних розчинах Н-іонітних фільтрів, і тим самим підготували умови створення і застосування в Україні мало-і безвідходних технологій помякшення води іонітами.