Регенерація іонітів у псевдозрідженому шарі - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ ТА ХІМІЇ ВОДИ ім. АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Робота виконана у відділі іонного обміну та реагентних методів обробки води Інституту колоїдної хімії та хімії води ім.Раціональне використання іонообмінної технології, при якому повинні бути враховані екологічні та економічні аспекти, вимагає розгляду питань, які звязані зі стадією регенерації, а саме: вибір раціональної технологічної схеми іонообмінного процесу, як стадії сорбції, так і регенерації; визначення оптимальних параметрів регенерації (типу регенеруючого розчину, його концентрації, швидкості подачі регенеранту, ступеня регенерації іоніту, кількості регенеруючого розчину тощо). Нейтралізація відпрацьованого регенераційного розчину ОН-фільтрів другого ступеня в ОН-фільтрах першого ступеня призводить до випадання в шарі слабкоосновного аніоніту кремнієвої кислоти. Гіпотетично усунути вплив утворення осаду твердої фази в шарі іоніту на технологічний процес можливо шляхом здійснення стадії регенерації в режимі псевдозрідження шару. Для розробки такої технології важливо знати залежність розширення псевдозрідженного шару від властивостей регенераційного розчину, вплив утворення осаду в шарі іоніту на параметри нерівноважної динаміки регенерації матеріалу. Для досягнення мети поставлені та вирішені наступні завдання: - встановити, як впливає утворення твердої фази в шарі іоніту при регенерації іоніту в псевдозрідженому шарі на роботу іонообмінного фільтра в циклі обробки води;У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження й окреслено стан проблеми, сформульовані мета та завдання роботи, наведені відомості про наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів.У другому розділі наведена характеристика обєктів: Amberlite IRC 86, Amberlite IRA 67 (виробництва фірми Rohm and Haas), Dowex MAC 3 (Dow Chemical), Lewatit CNP 80 (Bayer AG), Purolite C 104 і Purolite C 107 (Purolite Company), Relite CNS (Mitsubishi Chemical Corporation), КУ-2-8 (Черкаський ВАТ «Азот») та описані основні методики дослідження іонообмінних процесів в умовах рівноваги, залежності розширення шару іоніту від параметрів регенераційного розчину при здійсненні процесу в псевдозрідженому шарі, а також динаміки сорбції та регенерації іонітів. Як відомо, обмін одно-(Кат ) і двозарядних (Me 2) противоіонів на карбоксильних катіонітах можно розглядати за двома механізмами: Me 2 2RCOOKAT = 2Kat (RCOO)2Me, (1) Перша модель відповідає полімеризації мономера акрилової кислоти за механізмом “голова” до “хвоста” (карбоксильні групи іоніту просторово розєднані):-СН2 - СН(СООН) - СН2 - СН(СООН) - СН2 - СН(СООН) -, а друга - “голова” до “голови” чи “хвіст” до “хвоста” (утворюються спарені групи):-СН2 - СН(СООН) - СН(СООН) - СН2-СН2 - СН(СООН) - СН(СООН) - СН2-. Обчислення уявних констант рівноваги (К) обміну Н -Ca 2 за двома моделями дозволяє зробити висновок про сильну залежність К від складу резинатів, а отже про значні відхилення властивостей розчину в гелевій фазі від ідеальних Найбільш адекватна інтерпретація експериментальних даних досягнута рівнянням теорії обмінних рівноваг при значенні i=3, що описується співвідношенням a3{b (j =0)-3[b (j =1) - b (j =2)] - b (j =3)} a23[2b (j =1)-b (j =0) - b (j =2)] a {3[b (j =0) - b (j =1)] - 1} [1-b (j =0)] =0 , (3) де a - частка еквівалентів резинату катіона кальцію, що чисельно рівна частці фіксованих іонів; b (j) = [1 4 K(j) 102p - PME]-1/2, K(j) - термодинамічна константа локальної рівноваги; j-кількість фіксованих іонів, які переведені у сольову форму.На основі теорії гідромеханіки псевдозрідженого шару була вперше обгрунтована математична модель, яка описує залежність розширення шару іоніту від швидкості пропускання регенераційного розчину (Р=f(?)) та вплив температури (t) та концентрації (С) ожіжаючого агента на цю залежність, який повязаний з густиною (?) і вязкістю (?) розчину та густиною матриці гранул іонітів (?и) і описується рівнянням: , (7) де , - величина пористості нерухомого шару, r - радіус часток іоніту.За умови формування паралельного переносу стаціонарного фронту сорбції для теоретичної моделі нерівноважної динаміки сорбції, коли процес лімітується внутрішньодифузійним масопереносом, отримане аналітичне рівняння: QC0/W0 = ao-b*-1 (q0/W) {(BC0)-1ln[(C0/ С) - 1] ln(1 - С*/С0) 1}, (8) де Q - обєм фільтрату з моменту початку процесу; W0 - обєм сорбенту в шарі; q - обємна витрата рухливої фази (у розглянутому випадку модельного розчину) за одиницю часу; a0 - величина питомої сорбції, яка розраховується на одиницю обєму шару іоніту, за умов рівноваги між іонітом і початковим розчином; C0 - концентрація речовини, що сорбується, в початковому розчині; b* - кінетичний коефіцієнт внутрішнього масопереносу; С*-концентрація речовини, що сорбується, у рідкій фазі шару сорбенту.

Основний ЗМІСТ РОБОТИ