Ионообменные колонны

Введение

Ионообменные смолы используются в колоннах, в принципе аналогичных тем, что используются для песчаных фильтров или активированного угля. Это напорные сосуды, обычно изготовленные из стали с резиновой футеровкой. Малые установки делаются из стеклопластика, а установки для пищевой промышленности часто из нержавеющей стали.

Колонна с прямоточной регенерацией

Основные элементы колонны:

• Струеотбойник — для равномерного распределения входящего потока
• Надслоевое пространство (freeboard) — для обратной промывки смолы
• Люк — для осмотра и ремонта
• Смотровые окна — для визуального контроля
• Воздушник — для дренирования колонны
• Коллектор с форсунками — для распределения и сбора воды
• Распределитель регенеранта — для равномерной подачи химикатов

Слой должен быть уплотнён

Слой смолы псевдоожижается обратной промывкой только для двух целей:

1. Для удаления частиц смолы и посторонних включений с поверхности слоя
2. Для разделения смол перед регенерацией в смешанном слое или Stratabed

Во всех остальных случаях слой не должен быть псевдоожижен. Если слой смолы псевдоожижен, ионы могут найти путь между гранулами смолы, не приближаясь достаточно для обмена. В уплотнённом слое ионы вынуждены контактировать с гранулами.

Псевдоожиженный (слева) и уплотнённый (справа) слой

Колонны с надслоевым пространством

Главное преимущество надслоевого пространства — возможность обратной промывки смолы. Это полезно, когда исходная вода содержит взвешенные вещества. Недостаток — неиспользуемое пространство и сложные или хрупкие внутренние устройства.

Прямоточная регенерация (CFR)

Колонны загружаются сверху вниз и регенерируются также сверху вниз. Надслоевое пространство обеспечивает место для обратной промывки.

Противоточная регенерация с удержанием слоя

Колонны загружаются сверху вниз, а регенерируются снизу вверх. Слой должен оставаться уплотнённым и не псевдоожижаться во время регенерации. Для этого используется:

• Воздушное удержание — инертный материал прижимает слой под давлением воздуха
• Водяное удержание — противодавление создаётся потоком воды сверху

Воздушное удержание

Водяное удержание

Стратифицированные слои (Stratabed)

Содержат пару катионитов или анионитов: слабофункциональная смола имеет меньший размер частиц и меньшую плотность, что позволяет держать два компонента разделёнными. Stratabed™ — товарный знак Dow.

Стратифицированный слой (Stratabed)

Упакованные слои

Не имеют надслоевого пространства (хотя небольшое пространство для расширения смолы необходимо) и внутренних устройств, препятствующих потоку. Сосуды меньше и дешевле, а высота слоя смолы обычно выше. Смолу нельзя промыть обратным током на месте — необходима отдельная колонна обратной промывки.

Amberpack™

Система Amberpack позволяет перемещать смолу в колонну обратной промывки. Смолы загружаются восходящим потоком и регенерируются нисходящим.

Amberpack в работе и при регенерации

Upcore™

UpCoRe = "Upflow Countercurrent Regeneration". Колонны загружаются нисходящим потоком и регенерируются восходящим. Специальный инертный полимер Dowex Upcore IF62 заполняет верхнюю часть колонн.

Upcore в работе и при регенерации

Полировочные установки

Существуют два основных типа полировщиков:

1. Установки со смешанными смолами (mixed bed)
2. Установки с раздельными смолами в одном или нескольких сосудах

Смешанные слои (Mixed Bed)

Сильнокислотный катионит смешан с сильноосновным анионитом. Качество обработанной воды отличное: электропроводность менее 0,1 мкСм/см. Однако смолы должны быть разделены для регенерации — это сложная и длительная операция.

Amberpack Sandwich™

Полировщик с раздельными катионитом и анионитом (не смешанный слой). Двойная эффективность по сравнению с MB и половинный размер.

Amberpack Sandwich

Материалы конструкции

Форсунки и распределители

Различные типы систем распределения и сбора показаны на страницах выше. Пластины с качественными форсунками, установленные на дне (а иногда и на верху) сосудов, являются эффективными распределителями и коллекторами.

Форсуночная пластина с усиливающей балкой