Нейтрализация регенерантов

Введение

Количество химикатов (выраженное в эквивалентах или г в пересчёте на CaCO3), используемое для регенерации ионообменной смолы, всегда равно ионной нагрузке смолы плюс определённый избыток. См. определение удельного расхода регенеранта.

На многих предприятиях нормативы требуют, чтобы отходы от регенерации ионообменников были нейтральными. Смешанные регенерационные стоки считаются нейтральными, когда значение pH находится в диапазоне от 6 до 9.

Путём регулирования количества каждого регенеранта часто можно получить нейтральные регенерационные стоки. Способ расчёта избытка кислоты и избытка щёлочности не очевиден, поскольку Na2CO3 и Na2SiO3, полученные в отработанной щёлочи, также эффективны для нейтрализации избытка кислоты. Они создают буферный эффект, который в конечном итоге обеспечивает некоторую гибкость в регулировке нейтрализации.

Самонейтрализующиеся стоки
Самонейтрализация Отработанный регенерант самонейтрализуется, когда избыток кислоты больше избытка щёлочи, но меньше избытка щёлочи плюс нагрузка по кремнезёму и карбонату:

Изб(H) > Изб(OH) и Изб(H) < Изб(OH) + CO2 + SiO2

Рисунок слева показывает, что не только избыток NaOH, но также карбонат и силикат на смоле могут нейтрализовать избыток кислоты.

Когда избыток кислоты находится между избытком щёлочи и избытком щёлочи плюс нагрузка по кремнезёму и карбонату, программа IXCalc, которую я разработал для Rohm and Haas, показывает одинаковое число в полях избытка регенеранта для катионита и анионита, а именно число избытка кислоты, которое больше строгого числа избытка щёлочи. Это хорошо видно на рисунке слева.

В других случаях необходимо добавить кислоту или щёлочь, но только до предела нагрузки CO2 + SiO2, как показано на следующих двух рисунках:
Избыток щёлочности Избыток кислотности
Избыток щёлочности Избыток кислотности
Этот случай часто возникает, когда система водоподготовки не включает дегазатор. Перед нейтрализацией ситуация такова:

Изб(OH) > Изб(H)

В этом случае необходимо добавить кислоту до тех пор, пока

Изб(H) = Изб(OH)

(или немного больше).

 Этот случай часто возникает, когда вода дегазирована, и когда есть двухступенчатый анионообменник (СлОА + СОА). Перед нейтрализацией ситуация такова:

Изб(H) > Изб(OH) + CO2 + SiO2

В этом случае необходимо добавить щёлочь до тех пор, пока

Изб(OH) + CO2 + SiO2 = Изб(H)

(или немного больше).

Ёмкость увеличивается

Если вы добавляете щёлочь или кислоту для нейтрализации отработанных регенерантов и пропускаете это дополнительное количество через слой анионита или катионита, вы увеличиваете рабочую ёмкость смолы. Таким образом, вы можете уменьшить объём смолы. Как следствие, вы должны пересчитать избытки и, возможно, снова скорректировать количества регенерантов.

Замечание об углекислом газе

При добавлении кислого стока к отходам, содержащим Na2CO3, образуется избыток CO2, и требуется интенсивная аэрация для его выпуска в атмосферу.