Исходная водаи рекомендуемые ограничения для ионообменных систем
Введение
Ионообменные смолы обменивают ионы. Это не удивительно, но состав исходной воды влияет на работу установки. Поэтому необходимо точно знать состав воды, поступающей на ионообменную систему.
Должны быть известны следующие компоненты и характеристики:
- Солесодержание (см. также анализ воды)
- Взвешенные вещества и мутность
- Температура
- Значение pH
- Органические вещества в воде
- Другие примеси — железо, марганец, алюминий, масло, полиэлектролиты...
Мы рассмотрим влияние всех вышеуказанных параметров и попытаемся установить практические ограничения для каждого.
Солесодержание (анализ воды)
Это единственный наиболее важный показатель для оценки производительности ионообменной системы. Это также одно из первых, что следует проверять при ухудшении работы установки. Нельзя полагаться на анализ, сделанный месяцы или годы назад.
Некоторые последствия изменения солесодержания:
| Тип изменения | Эффект |
|---|---|
| Более высокое солесодержание | Более короткие циклы, меньшая производительность, иногда более низкое качество очищенной воды |
| Более низкое солесодержание | Более длинные циклы, большая производительность |
| Изменение ионного баланса | Изменение качества очищенной воды. Объёмы смол становятся несбалансированными, дегазатор должен обрабатывать меньше или больше углекислого газа |
| Более высокое соотношение кремнезёма к общему количеству анионов | Это может увеличить проскок кремнезёма и потребовать изменения условий регенерации |
На рисунке ниже показано схематическое представление анализа воды с катионами и анионами. Хороший анализ воды должен быть сбалансированным.
См. также подробное описание анализа воды с единицами концентрации и таблицей наиболее распространённых ионов в воде.
Ограничения по солесодержанию
Ионный обмен — идеальная технология для низких концентраций. При высоком солесодержании циклы становятся очень короткими, расход регенерантов увеличивается. В качестве ориентира, солесодержание 20 мэкв/л (1000 мг/л в пересчёте на CaCO3) представляется верхним пределом. Воду с более высоким солесодержанием лучше обрабатывать обратным осмосом.
Морскую воду невозможно обессолить ионным обменом, так как смолы истощаются менее чем за 3 объёма загрузки.
Взвешенные вещества и мутность
В идеале исходная вода, поступающая на ионообменный фильтр, должна быть абсолютно прозрачной и не содержать взвешенных веществ. Необходимо обеспечить надлежащую работу механических фильтров, установленных перед ионообменной системой.
Недостаточная фильтрация, приводящая к избытку взвешенных веществ, может вызвать:
- Каналообразование в слое смолы, приводящее к высокому проскоку и коротким циклам.
- Высокие значения перепада давления, иногда приводящие к снижению расхода и требующие частой взрыхляющей промывки.
Ограничения по взвешенным веществам
| Система | Макс. нагрузка за цикл |
|---|---|
| Прямоточная | 6 кг/м² |
| Раздельнопоточная | 6 кг/м² |
| Противоточная с прижимом | 2 кг/м² |
| Очистка конденсата | 2 кг/м² |
| UpcoreTM и аналоги | 0,5 кг/м² |
| AmberpackTM и аналоги | 0,2 кг/м² |
| ADITM, ADNTM | 0,1 кг/м² |
Температура
Температура исходной воды (и регенерантов) может влиять на работу установки.
- При низкой температуре рабочая ёмкость всех смол снижается.
- При высокой температуре ёмкость по кремнезёму сильноосновного анионита снижается, становясь практически нулевой при температуре выше примерно 60°C.
- Стирольные сильноосновные аниониты типа 2 и акриловые сильноосновные аниониты не должны работать при температуре выше 35°C.
- Катиониты могут работать при высокой температуре, иногда выше 100°C.
Ограничения по температуре
Катиониты выдерживают 100°C и даже выше. Технические паспорта продуктов содержат подробную информацию для всех смол.
Значение pH
Ионообменные смолы выдерживают любое значение pH (от 0 до 14) без повреждения, при условии избегания сильных осмотических шоков из-за быстрого изменения pH или концентрации.
Ограничения по pH
| Тип смолы | Диапазон pH |
|---|---|
| СлКК (WAC) | 6–14 |
| СКК (SAC) | 4–14 |
| СлОА (WBA) | 0–7 |
| СОА (SBA) | 0–9 |
Органические вещества
Органические вещества в воде могут мешать ионному обмену. Основной эффект органики — необратимое загрязнение (фаулинг) анионитов.
Некоторые проблемы, вызываемые органикой:
- Низкий pH (< 6) очищенной воды при проскоке органических кислот.
- Высокая электропроводность очищенной воды.
- Увеличенный проскок кремнезёма.
- Увеличенное время отмывки и большой объём сточных вод.
- Более короткие циклы.
Другие примеси
Другие примеси также могут влиять на ионный обмен:
Эффекты:
- Перепад давления
- Короткие циклы (потеря ёмкости)
- Плохое качество (высокий проскок)
Обработка:
- Окисление и фильтрация
- Очистка смолы соляной кислотой
Ограничения по Fe:
- Умягчение: 1 мг/л
- Обессоливание с HCl: 15 мг/л
- Обессоливание с H2SO4: 0,5 мг/л
- Очистка конденсата: 0,1 мг/л
Эффекты:
- Осаждение BaSO4
Обработка:
- Регенерировать катиониты только HCl!
Ограничения:
Когда Ba составляет более 0,1% от общего количества катионов, следует избегать H2SO4.
Эффекты:
- Короткие циклы (потеря ёмкости)
- Плохое качество (высокий проскок)
Обработка:
- Проверить насосы на утечку масла
- Очистка смолы неионогенным ПАВ
Ограничения:
Практически ноль. Максимум 0,05 мг/л
Эффекты:
- Короткие циклы (потеря ёмкости)
- Проскок натрия из анионитов
- Перепад давления при «размягчении» смолы
Обработка:
- Отрегулировать (снизить) дозировку
- Использовать активированный уголь
- Связать избыток окислителя бисульфитом
Ограничения:
См. технические паспорта смол.
Amberpack, Upcore, ADI и ADN — торговые марки DuPont
Оригинал: © François de Dardel
Перевод: VACO Engineering, 2026