Лабораторные испытания и оборудование

Введение

Эксперименты с ионообменными смолами требуют простого оборудования и нескольких базовых мер предосторожности.

Объём смолы
Для большинства применений смолы используются и измеряются по объёму, а не по массе. Количество от 50 до 250 мл смолы обычно достаточно для проведения испытаний эффективности и ёмкости.
Базовое оборудование
Показанная здесь лабораторная установка может использоваться как пример. Также используются более сложные установки, включающие насосы и оборудование для регенерации. Базовая установка включает:
  1. Ёмкость с раствором для обработки.
  2. Небольшой кран или резиновая трубка с винтовым зажимом для регулирования расхода.
  3. Колонка с резиновой пробкой.
  4. Испытуемая ионообменная смола.
  5. Дно колонки должно быть оснащено пористым стеклом. Другой вариант — вторая резиновая пробка, покрытая нейлоновой тканью и небольшим слоем стеклянных шариков.
  6. Ещё один небольшой кран.
  7. Нижняя ёмкость собирает обработанный раствор.
Диаметр колонки следует выбирать так, чтобы высота слоя смолы составляла от 300 до 800 мм. В большинстве случаев это означает диаметр от 20 до 25 мм. Обычно подходят стеклянные или плексигласовые колонки. Стеклянных колонок следует избегать при регенерации смол каустической содой.

Объём смолы следует измерять с достаточной точностью. Поскольку в малых колонках пристеночный эффект может влиять на результаты, можно взвесить количество смолы, перенести её в мерный цилиндр, слегка постучать им по резиновому коврику и измерить объём.

Рабочая ёмкость смолы может быть рассчитана с использованием информации на странице о ёмкости.


На рисунке показан слой раствора над слоем смолы. Очень важно никогда не давать колонке высохнуть, иначе гидравлическое распределение может быть нарушено и смола может быть повреждена.

Регенерация смолы может проводиться в том же оборудовании. Этапы регенерации включают:

  • Взрыхление (опционально)
  • Подача регенеранта
  • Вытеснение регенеранта
  • Отмывка
Прочитайте страницу о регенерации для подробностей: вне водоподготовки могут потребоваться дополнительные этапы. См. также описание полного цикла.

Рекомендуемые рабочие условия

ПараметрЗначение
Объём смолы50–250 мл
Диаметр колонки20–30 мм
Высота слоя смолы150–800 мм
Расход при загрузке2–40 об./ч
Расход регенеранта2–5 об./ч
Время контакта с регенерантом20–60 минут
Вытеснение регенеранта2–4 об. воды
Финальная отмывка2–10 об. при рабочем расходе

Расход выражается в объёмах слоя в час (об./ч), т.е. в литрах раствора на литр смолы в час. В общем случае, чем выше концентрация удаляемых загрязнителей, тем ниже должен быть расход. При заполнении колонки смолой рекомендуется короткое взрыхление деионизированной водой для обеспечения правильной упаковки и классификации слоя.

Может потребоваться более одного цикла

Для определения рабочей ёмкости и проскока часто необходимо провести несколько циклов истощения и регенерации. Первый цикл с новой, полностью регенерированной смолой обычно даёт более высокую ёмкость и более низкий проскок. После двух-трёх циклов достигается равновесие, и последующие циклы должны быть более или менее идентичными.
 
Лабораторные колонки

Стеклянные колонки в лаборатории Lanxess