СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ ИЛИ ВЗВЕШЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ ИЛИ ВЗВЕШЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ


RU (11) 2040475 (13) C1

(51) 6 C02F1/42 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5010292/26 
(22) Дата подачи заявки: 1991.11.06 
(31) Номер конвенционной заявки: 302587/90 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1990.11.09 
(33) Страна приоритета: JP 
(45) Опубликовано: 1995.07.25 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент США N 4395335, кл. B 01D 15/04, 1979. 
(71) Заявитель(и): Ибара Корпорейшн (JP) 
(72) Автор(ы): Масахиро Хагивара[JP]; Хидео Кавазу[JP]; Такеси Изуми[JP] 
(73) Патентообладатель(и): Ибара Корпорейшн (JP) 

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ ИЛИ ВЗВЕШЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ 

Изобретение относится к способу фильтрации или деминерализации в смешанном слое для удаления окислов металлов и взвешенных примесей из охлаждающей воды реактора энергетической станции с помощью деминерализатора, имеющего смешанный слой, образованный частицами катионо- и анионообменных смол, причем смешанный слой имеет такую структуру поверхности слоя, что при рассмотрении под микроскопом видно, что гранулы связаны одна с другой. Способ позволяет осуществлять безопасную и экономическую очистку воды благодаря определенным условиям проведения процесса и, в частности, регенерации деминерализатора обратной промывкой и пропусканием через него химических соединений, а также замены деминерализатора. Сущность изобретения: регенерацию ионообменных смол путем обратной промывки осуществляют при увеличении дифференциального давления воды за счет захвата взвешенных примесей в смеси в интервале 0,2-0,8 кг/см2 или при содержании оксида железа, уловленного смесью, превышающим 1 г/л смолы в пересчете на количество поверхностно-осажденного железа или при концентрации взвешенных примесей на выходе из деминерализатора, превышающей 1,5 частиц на миллиард, а регенерацию смол путем пропускания химического реагента через деминерализатор осуществляют при концентрации взвешенных примесей на выходе из деминерализатора, превышающей 1,5 частиц на миллиард или при содержании оксида железа, сорбируемого на смолах, превышающем 9 г/л смолы в пересчете на количество матрично-диффузного железа. 3 з.п. ф-лы, 6 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способу фильтрации и деминерализации в смешанных слоях ионообменных смол, в частности к способу фильтрации и деминерализации в смешанных слоях для удаления взвешенных примесей из охлаждающей воды в первичном контуре энергетических станций, используя специальные ионообменные смолы.

Для того, чтобы обеспечить содержание внутренних полостей бойлеров, используемых в парогенераторах, всегда чистыми, конденсированную воду, возвращающуюся из конденсатора турбины в бойлер, подвергают высокой степени очистки с помощью деминерализатора, прежде чем она вновь возвращается в бойлер в качестве охлаждающей воды.

Деминерализатор конденсата представляет собой систему "смешанного слоя", в котором катионообменная смола и анионообменная смола содержатся в виде смеси. Загрязнения конденсированной воды, т.е. ионные компоненты и взвешенные твердые частицы, которые в основном включают мелкодисперсные частицы окислов металлов, отделяют путем ионного обмена, а также адсорбции и фильтрации, чтобы очистить конденсированную воду. В этой связи ионообменные смолы относят к классу органических полимерных адсорбентов. Смешанные слои катионо- и анионообменных смол до настоящего времени изготавливались с помощью смол, находящихся в состоянии геля и/или пористых смол.

В известном способе применения ионообменных смол в форме частиц такие загрязнения, как ионные компоненты и кристаллы металлов, которые адсорбируются или захватываются ионообменными смолами, затем периодически выводят путем регенерации химическими веществами или с помощью механического обратного промывания, что позволяет поддерживать деминерализатор конденсата в чистом рабочем состоянии.

Эффективность выведения загрязнений из конденсата одинаково важна как по ионному компоненту, так и по окислам металлов, однако повышенная очистительная способность по окислам металлов в последнее время стала особенно важной в связи с обеспечением работы атомных энергостанций с кипящей водой при использовании их в качестве парогенераторов. Такая очистка осуществляется с целью сокращения радиоактивного облучения, которому подвергаются операторы во время периодических осмотров станции, что удается достигнуть сокращением количества окислов металлов, выносимых охлаждающей водой из атомного реактора. Удалось однако установить, что такая очистка не может быть в полной мере осуществлена известным способом, в котором применяются ионообменные смолы в виде частиц, поскольку при этом возникают следующие трудности:

для того чтобы поддерживать эффективное отделение окислов металлов с помощью ионообменных смол необходимо часто осуществлять циклы регенерации путем обратной промывки и пропускания химических соединений, однако потенциально такой способ увеличивает количество радиоактивных отходов;

эффективность удаления металлических окислов с помощью известных ионообменных смол полностью зависит от "эффекта старения", иными словами эффективность удаления зависит от определенного вида обмена на поверхности смолы, который возникает из-за длительного применения смолы, при этом очистительная способность смол, которые применяются впервые, оказывается весьма низкой;

эффективность выведения окислов металлов с помощью известных ионообменных смол недостаточно высока для того, чтобы соответствовать современным требованиям заказчика.

Известен способ деминерализующего фильтрования в системе очистки конденсата реакторов, в котором ионообменные смолы регенерируют при большом падении давления (время работы 30 дней) конденсата на деминерализующем фильтре обратным потоком воды и воздуха и половину регенерированной смолы повторно используют с новыми ионообменными смолами при массовом соотношении 1: 1. По данному способу образуется большое количество стоков, выходящих из системы или установки.

С учетом вышеописанных обстоятельств прежде всего был создан абсорбент для удаления взвешенных примесей с помощью ионообменных смол, имеющих высокую способность сепарировать и удалять окислы металлов.

Цель изобретения создание способа фильтрации в смешанном слое и деминерализации с помощью деминерализатора, содержащего ионообменные смолы, который может быть безопасен в эксплуатации и достаточно экономичен благодаря заданным режимам работы и, в частности, регенерации деминерализатора путем обратной промывки и пропускания через него химических соединений, а также путем замены смол.

На фиг.1 представлена диаграмма потока в контрольно-измерительной колонне со "смешанным слоем"; на фиг.2 график, показывающий концентрацию окислов железа на входе и выходе колонны; на фиг.3 график, на котором показана разность давлений на слое смолы в колонне; на фиг.4 график, показывающий концентрацию окислов железа на входе и выходе колонны после ее регенерации пропусканием химического вещества; на фиг.5 график, показывающий изменения в количествах погранично осажденного железа, матрично диффузного железа и поверхностно адсорбированного железа в зависимости от количества дней, в течение которых пропускалась питающая вода, а также от количества циклов регенерации; на фиг.6 график, показывающий профиль скорости выделения в зависимости от времени погружения.

Изобретение, во-первых, обеспечивает достижение вышеуказанных целей путем фильтрации через смешанный слой и деминерализации для удаления взвешенных примесей из охлаждающей воды первичного контура атомных реакторов с кипящей водой с помощью деминерализатора, имеющего смешанный слой, обработанный катионо- и анионообменными смолами в виде частиц, имеющими такую поверхность, что при их рассмотрении видно, что гранулы связаны одна с другой, а также что деминерализатор регенерируют следующим образом:

путем обратной промывки истощенных амино- и катионообменных смол в деминерализаторе в то время, когда или увеличение дифференциального давления воды благодаря захвату взвешенных в смеси примесей будет лежать в интервале 0,2-0,8 кг/см2, или когда количество оксида железа, уловленного в смеси, будет превышать 1 г/л cмолы, считая на количество погранично-осажденного железа, или когда концентрация взвешенных примесей на выходе из деминерализатора превышает 1,5 частицы на миллиард;

путем пропускания химреагента через деминерализатор во время, когда или регенерация путем обратной промывки не дает снижения концентрации взвешенных примесей на выходе из деминерализатора ниже 1,5 частиц на миллиард, или когда количество оксида железа превышает 9 г/л cмолы, считая на количество матрично-диффузного железа.

В изобретении использовалась контрольно-измерительная колонна, причем обрабатываемая вода пропускалась через контрольно-измерительную колонну и параллельно через деминерализатор, условия в обоих случаях были одни и те же, в моменты регенерации путем обратной промывки и путем пропускания химического элемента определялись измерениями на контрольно-измерительной колонне. Кроме того, смолы в деминерализаторе заменяли в момент, когда количество матрично-диффузного железа, захваченного смолами в контрольно-измерительной колонне, превышало 15 г/л, либо когда концентрация углерода в органической форме на выходе контрольно-измерительной колонны превышала 10 частиц на миллиард по приращению.

Вышеуказанные цели, в-третьих, достигались способом фильтрации и деминерализации в смешанном слое для удаления взвешенных примесей из охлаждающей воды первичного контура атомного реактора с кипящей водой посредством деминерализатора, имеющего смешанный слой из измельченных катионной и анионной ионообменных смол, имеющих такую поверхностную структуру слоя, что при рассмотрении под микроскопом видно, что гранулы связаны, причем сам способ отличается тем, что обрабатываемая вода пропускается в деминерализатор после выпуска из него оставшейся воды и заполнения его чистой водой.

Выражение "количество погранично отложенного железа" используемое ниже, означает количество взвешенных примесей, которое было захвачено ионообменными смолами и которое после этого было выведено в результате нескольких циклов продувки воздухом и обратной промывки водой. После измерения количества погранично осажденного железа смолы тщательно очищают ультразвуковым очистителем для выведения примесей, которые были адсорбированы на поверхности гранул смолы, и таким образом выведенные примеси называют "поверхностно-адсорбированное железо". Количество таких примесей соответственно называют "количеством поверхностно-адсорбированного железа". После измерения количества поверхностно-адсорбированного железа смолы обрабатывают теплой соляной кислотой для десорбции примесей из шариков смолы, причем количество таким образом удаленных примесей измеряют для получения "количества матрично диффузионного железа". Обычная регенерация ионообменных смол путем обратной промывки и пропускания химикатов (анионообменные смолы обычно регенерируют гидроксидом натрия и т. п. а катионообменные смолы регенерируют соляной, серной кислотой и т.п.) описана в "Ионообменной технологии", опубликованной Academic PRE SSINC, 1959, а также в "Практических принципах ионообменной обработки воды", опубликованной ТALL OAKS PUBLISHING, INC, 1985, Реагенты, применяемые в изобретении, те же, что и при традиционной обработке.

Ниже приводится описание катионо- и анионообменных смол, используемых в способе по изобретению:

указанная катионообменная смола имеет двойную структуру с поверхностным слоем, имеющим глубину по крайней мере 0,1-10 мкм от поверхности;

обе указанные смолы состоят из частиц истинно сферической формы, имеющих диаметр 0,2-1,2 мм, и указанная катионообменная с мола имеет эффективную удельную площадь поверхности 0,02-0,20 м2 на каждый грамм сухой смолы, и указанная анионообменная смола имеет эффективную удельную площадь поверхности 0,02-0,10 м2 на каждый грамм сухой смолы, эффективная удельная площадь поверхности была измерена, исходя из количества адсорбции криптона и/или газа, эквивалентного криптону;

указанная катионообменная смола имеет такую структуру поверхностного слоя, где единичные гранулы, имеющие размер 0,1-1,0 мкм, видны, как соединение друг с другом при исследовании с помощью сканирующего электронного микроскопа в поле зрения с увеличением в интервале 50-200000 раз, предпочтительно 1000-10000 раз;

указанная катионообменная смола имеет структуру поверхности в виде пчелиных сот и/или чешуек с канавками на поверхности, каждая сотовая ячейка и/или чешуйка имеет единичную площадь поверхности 1-50 мкм2 и агломерируют вместе с образованием нерегулярной поверхностной структуры и морфологии, причем поверхность является такой, что индивидуальные сотовые ячейки и/или чешуйки соприкасаются друг с другом через канавки, имеющие ширину 0,1-5,0 мкм и глубину 0,1-5,0 мкм, указанные канавки имеют общую длину 100-1000 мм/мм2, обе указанные смолы имеют степень сшивки 3-8%

указанная катионообменная смола имеет рН поверхности (концентрацию ионов водорода на твердой поверхности) 1,50-1,90 во влажном состоянии, и указанная анионообменная смола имеет рН поверхности 11,50-13,80 во влажном состоянии;

указанная катионообменная смола имеет электрокинетический потенциал на поверхности раздела (зета потенциал) (-20) (-40) мВ в порошкообразном состоянии, полученном при измельчении, и указанная анионообменная смола имеет электрокинетический потенциал на поверхности раздела (+20)-(+45) мВ в порошкообразном состоянии, полученном при измельчении.

Смолы, имеющие форму сферических гранул, могут быть повергнуты мелкому распылению для получения тех же смол в виде порошка. Любая из смол, описанных выше, может быть применена в качестве составляющей упаковочного слоя и/или в качестве фильтрующего слоя для образования деминерализатора, способного выводить взвешенные примеси из воды высокой очистки или конденсата повышенной эффективности.

Смолы, используемые в изобретении, имеют такую поверхность и/или структуру поверхности, что они обладают способностью к селективной адсорбции и выведению окислов металлов. Таким образом, по сравнению с ионообменными смолами, используемыми в известных деминерализаторах со смешанным слоем, такие смолы, которые пригодны для использования в изобретении, имеют более высокое родство к окислам металлов и обладают способностью сепарировать и выводить их с более высоким уровнем эффективности. Соответственно, при использовании для деминерализации такие смолы обладают тем преимуществом, что обеспечивают получение более чистой воды, содержащей меньшее количество окислов металлов.

Выше описанные ионообменные смолы, которые следует использовать для реализации изобретения, могут быть получены различными известными способами.

Фильтрующее и деминерализующее устройство со смешaнными слоями, пригодное для реализации способа по изобретению, работает следующим образом.

Деминерализатор образуется укладкой смешанного слоя ионообменных смол в виде частиц, обладающих способностью выводить суспензию загрязнений, которые загружаются до уровня 500-1500 мм, предпочтительно 900-1100 мм. Охлаждающая вода подается в деминерализатор в его верхнюю часть и пропускается через него с линейной скоростью 20-130 м/ч (на основании площади поперечного сечения деминерализатора), предпочтительно со скоростью 70-120 м/ч. Охлаждающая вода выводится из боковой стороны или из донной части деминерализатора, а взвешенные примеси, так же как и ионные примеси из деминерализатора удаляют.

В соответствии со способом по изобретению фильтрация и деминерализация воды осуществляется с помощью вышеописанного устройства со смешанными слоями. Количество радиоактивных отходов может быть сокращено путем начала регенерации деминерализатора обратной промывкой его в то время, когда увеличение перепада давлений воды вследствие захвата взвешенных примесей слоем ионообменных смол оказывается в пределах 0,2-0,8 кг/см2, предпочтительно 0,5 кг/см2. Как правило, деминерализаторы регенерируют путем обратной промывки через установленные интервалы времени, составляющие около 25 дней на колонну, что позволяет предотвратить утечку взвешенных примесей из деминерализатора и, таким образом, обеспечить высокое качество очистки воды. Однако такая практика создает различные трудности, в частности повышенную загрузку персонала, а также повышенное количество радиоактивных отходов, от которых необходимо избавиться, причем до настоящего времени эти проблемы решения не имели. Кроме того, существующие предприятия имеют весьма ограниченные возможности по очистке воды от взвешенных примесей, а увеличение перепада давления проходящей через фильтры воды оказывается недостаточным для управления этим перепадом таким образом, как это предусмотрено в изобретении.

В соответствии со способом по изобретению при очистке воды количество радиоактивных отходов, от которых необходимо будет избавиться, может быть сокращено благодаря началу регенерации деминерализатора путем пропускания через него химических соединений, когда качество выходящей из деминерализатора обрабатываемой воды существенно уменьшается, в частности, когда регенерация путем обратной промывки не обеспечивает улучшения качества воды на выходе. При этом концентрация взвешенных примесей на выходе деминерализатора не опускается ниже величины в пределах 1-3 частиц на миллиард, предпочтительно 1,5 частиц на миллиард.

Обычно деминерализаторы регенерируют, пропуская через них химические соединения с постоянной периодичностью около 100 дней для того, чтобы удалить взвешенные примеси, захваченные ионообменными смолами, и таким образом обеспечить высокое качество выходящей воды. Однако такая практика связана с рядом недостатков, и, в частности, не предусматривает дополнительную нагрузку на обслуживающий персонал, а также повышенное количество радиоактивных отходов, от которых необходимо будет избавиться, причем до настоящего времени эти проблемы решения не получили.

В соответствии со способом по изобретению, применимым для фильтрации и деминерализации воды, количество радиоактивных отходов, от которых необходимо будет избавиться, может быть уменьшено путем управления работой деминерализатора таким образом, что регенерация обратной промывки и регенерация пропусканием химического соединения осуществляются с учетом количества окиси железа, захваченного ионообменными смолами.

В соответствии с изобретением устанавливают контрольно-измерительную колонну и пропускают через нее воду, подлежащую обработке, параллельно с тем, что эта же вода пропускается через деминерализатор, причем вода пропускается через оба устройства в одинаковых условиях, а периодичность регенерации путем обратной промывки и путем пропускания через деминерализатор химического соединения, равно как и время замены ионообменных смол, определяются с учетом перепада давлений, развивающегося на контрольно-измерительной колонне. Количество окислов железа, захваченных ионообменными смолами, и концентрация углерода в органической форме на выходе контрольно-измерительной колонны также контролируются по перепаду давлений. Такой способ оказывается эффективным для сокращения количества радиоактивных отходов, от которых желательно избавиться, и позволяет обеспечивать необходимую чистоту получаемой воды.

Если регенерация путем обратной промывки начата во время, когда увеличение перепада давлений на контрольно-измерительной колонне находится в пределах 0,5-0,8 кг/см2, предпочтительно 0,5 кг/см2, дополнительная нагрузка на обслуживающий персонал и количество радиоактивных отходов, от которых необходимо избавиться, могут быть сокращены от одной трети до уровня, который считается принятым для известных способов.

В противоположность этому регенерация может быть начата в момент либо когда количествo погранично осажденного железа захваченного ионообменными смолами в контрольно-измерительной колонне, оказывается в пределах 1,0-1,5 г/л, предпочтительно 1,5 г/л, либо когда концентрация суспензии загрязнений на выходе деминерализатора превышает 1,5 частей на миллиард, причем такая практика обеспечивает снижение до одной трети от уровня, принятого как нормальный для известных способов, нагрузки на обслуживающий персонал и количество радиоактивных отходов, от которых необходимо будет избавиться.

Если регенерация пропусканием химических соединений начата в момент либо когда регенерация обратной промывкой не обеспечивает дальнейшего улучшения качества воды на выходе, а концентрация взвешенных примесей на выходе деминерализатора не опускается ниже значения 1,5 частей на миллиард, либо когда количество матрично диффузного железа, захваченного ионообменными смолами в контрольно-измерительной колонне, оказывается в пределах 6-9 г/л, предпочтительно 9 г/л, дополнительная нагрузка на обслуживающий персонал и количество радиоактивных отходов, от которых предстоит избавиться, могут быть сокращены до одной трети уровня признаваемого нормальными в известных способах.

Если замена ионообменных смол осуществляется во время, либо когда количество матрично диффузного железа, захваченного ионообменными смолами в контрольно-измерительной колонне, превосходит 15-20 г/л, либо когда общая концентрация углерода в органическом виде на выходе из контрольно-измерительной колонны увеличивается на величину, большую чем 10-50 частей на миллиард, чистота обрабатываемой воды удерживается на достаточно высоком уровне.

П р и м е р 1. Способность к удалению взвешенных примесей с помощью смешанных слоев смол, приготовленных в соответствии с нижеследующим примером, исследовалась при нижеописанных условиях с помощью аппаратуры, показанной на фиг.1.

Смолы: комбинация обычной концентрированной кислоты, катионообменной смолы гелевой консистенции и обычной анионообменной смолы, а также комбинация концентрированной кислоты, катионообменной смолы гелевой консистенции и анионообменной смолы, приготовленные в соответствии с изобретением, причем ионообменные смолы использовались в качестве добавки для создания смешанных слоев.

Количество использованных ионообменных смол: колонны были заполнены катионо- и анионообменными смолами, которые были смешаны в объемном отношении 1,6/1 для получения высоты заполнения, равной 90 см.

Линейная скорость подаваемой воды равна 108 м/ч.

Испытательное оборудование (фиг.1) состояло из колонны и устройства для отбора проб. Блок колонны состоял из ряда собственно колонн, заполненных вышеописанными ионообменными смолами, и труб, через которые подавались очищаемая вода (причем условия подачи соблюдались как они описаны выше), соответствующих клапанов, регуляторов давления BS, измерителей давления PI и термометров TI. Устройство для отбора проб состояло из труб, по которым прошедшая фильтрацию и деминерализацию в смолах вода направлялась к выходу из системы, измерителей потока FI, мембранных фильтров MF, ионообменных фильтров EP, измерителей объема потока FQ и электрометров для измерения проводимости СЕ. Подаваемая вода I обрабатывалась в условиях, которые описаны выше, и концентрация окислов железа, содержащихся в ней, на выходе измерялась через заданные временные интервалы.

На фиг. 2 и 3 показаны результаты испытаний работы ионообменных смол по изобретению для удаления взвешенных примесей с помощью вышеописанной испытательной колонны. На фиг.2 показаны профили концентрации примесей на входе и выходе колонн, а на фиг.3 показаны профили перепада давлений на слое ионообменных смол. Для случая, когда концентрация примесей на входе составляет примерно 17 частиц на миллиард, концентрация на выходе составляет величину, меньшую чем 1 частица на миллиард, из этого, следует что по крайней мере 16 частиц на миллиард были захвачены ионообменными смолами. В результате такого захватывания перепад давлений на слой ионообменных смол увеличился на величину, составляющую до 0,5 кг/см2, причем эта величина действительно наблюдалась после пропускания воды в течение примерно 75 дней. В это время колонна была промыта для осуществления регенерации и перепад давлений на слой ионообменных смол вернулся к первоначальной величине, зафиксированной в момент, когда слой был чистым. Одновременно концентрация примесей на выходе колонны вернулась к первоначальному значению.

Прежде чем перепад давления на слое ионообменных смол увеличился на величину до 0,5 кг/см2 какой-либо необходимости промывать колонну просто нет, что обеспечивает снижение трудовой загрузки операторов и количество радиоактивных отходов, от которых необходимо будет избавиться.

Что касается одной деминерализационной колонны в установке из восьми колонн известного в технике типа, что в течение 75 дней ее эксплуатации требовались три цикла регенерационной промывки. В соответствии с предлагаемым изобретением необходимо осуществить только один цикл регенерационной промывки, что обеспечивает снижение трудовой нагрузки на операторов и количества радиоактивных отходов, от которых необходимо избавиться до одной трети.

П р и м е р 2. На фиг.4 показаны результаты еще одного испытания работы ионообменных смол по изобретению для удаления взвешенных примесей с помощью контрольно-измерительной колонны (фиг.1). На фиг.4 показан график зависимости от времени изменений концентрации примесей на входе и выходе колонны. После пропускания питающей воды в течение примерно 340 дней концентрация примесей на выходе колонны поднялась до примерно 1,5 частиц на миллиард, однако после последовавшего пропускания химического соединения, обеспечивающего регенерацию, и предшествующего этому промывания водой, концентрация примесей на выходе упала до величины 0,5 частиц на миллиард и вновь была получена вода удовлетворительного качества.

До того как концентрация примесей на выходе поднялась до величины 1,5 частицы на миллиард не было никакой необходимости пропускать химические соединения, обеспечивающие регенерацию, что позволило сократить рабочую нагрузку операторов, а также количество радиоактивных отходов, от которых необходимо избавиться.

Что касается колонны для деминерализации, ее регенерация путем пропускания химического соединения в известных технологических циклах осуществляется с постоянным интервалом в сто дней. В соответствии с изобретением химическое соединение для регенерации должно пропускаться с интервалом в 340 дней и таким образом рабочая нагрузка на персонал и количество радиоактивных отходов, от которых необходимо избавиться, оказываются сниженными до одной трети по сравнению с уровнями, достигнутыми в настоящее время.

П р и м е р 3. На фиг.5 показаны результаты еще одного испытания, осуществленного с ионообменными смолами по изобретению, которые были заложены в испытательную колонну, описанную в примере 1, на которую подавалась питающая подв и промывочная вода для осуществления регенерации. В данном испытании примеси, захваченные ионообменными смолами, были разделены на три группы: погранично выделенное железо, поверхностно адсорбированное железо и матрично диффузное железо, причем их соответствующие концентрации измерялись через заданные промежутки времени. Концентрация погранично выделившегося железа увеличивалась при пропускании питающей воды и после цикла в 75-80 дней отфильтрованным оказалось около 1,5 г/л погранично выделенного железа. Отфильтрованное погранично выделенное железо удавалось удалить регенерационными циклами промывания. С другой стороны, матрично диффузное железо промыванием удалить не удавалось и таким образом его концентрация увеличивалась по мере пропускания подлежащей фильтрации воды, достигая примерно 9 г/л после пропускания воды в течение примерно 340 дней. Промывание химическим составом с целью регенерации и в это время позволяло снизить концентрацию матрично диффузного железа до примерно 6 г/л.

Для того, чтобы замерить концентрации погранично выделенного железа, поверхностно адсорбированного железа и матрично диффузного желез, слой смешанных смол, через который пропускается обрабатываемая вода в экспериментальной установке, описанной в примере 1, извлекался из колонны после прекращения подачи воды и отфильтрованные смолами примеси разделялись по соответствующим типам и подвергались нижеописанному анализу.

Во-первых, смешанный слой смол, извлеченный из каждой колонны, закладывался в специальную аналитическую колонну, имевшую диаметр 100 мм и высоту 1200 мм, и подвергался повторяющимся циклам продувания воздухом и промывания, благодаря чему отфильтрованные примеси, захваченные слоем смешанных смол, выводились. Количество выведенных примесей измерялось для получения концентрации поверхностного выделенного железа.

Во-вторых, смолы, с помощью которых отфильтровывалось поверхностно выделенное железо, концентрация которого измерялась, подвергались тщательной очистке ультразвуковым очистителем для удаления примесей, адсорбированных поверхностями гранул смолы. Количество выведенных таким образом примесей измерялось, в результате чего удавалось получить концентрацию поверхностно адсорбированного железа.

В-третьих, смолы, с помощью которых отфильтровывались примеси после измерения концентрации поверхностно адсорбированного железа, обрабатывались теплой соляной кислотой, что позволяло десорбировать примеси из гранул смол. Количество выделенных таким образом примесей измерялось, что давало возможность установить концентрацию матрично диффузного железа.

П р и м е р 4. На фиг.6 показаны результаты, полученные при погружении смешанного слоя смол в чистую воду. По горизонтальной оси графика на фиг.6 показан интеграл времени погружения, а по вертикальной оси показана величина общего выделения углерода в органической форме из 1 м3 смол в час. Общее выделение углерода в органической форме позволяет характеризовать ионообменные смолы, изготовленные в соответствии с изобретением, и произвести их сравнение с известными смолами.

Скорость общего выделения органического углерода уменьшается со временем и очевидно зависит от типа используемой смолы. В случае смол по изобретению скорость общего выделения углерода в органической форме с течением времени увеличивается.

Когда смешанный слой смол используется для выполнения фильтрации, применяют прием, позволяющий сократить количество углерода в органической форме, который выводится в больших количествах в начальный период. Указанный прием применяют перед подачей воды, подлежащей фильтрации, благодаря чему общий вынос углерода в органической форме в водяной конденсат удается сократить. Такой прием позволяет начать работу очистительных сооружений с общей концентрацией углерода в органической форме в водяном конденсате, которая составляет не более одной трети концентрации, считающейся нормальной для известных установок.

Показатели общего выделения углерода в органической форме, отраженные на фиг.6, были получены с помощью следующей процедуры:

30,8 мл катионообменной смолы и 19,2 мл анионообменной смолы были отобраны и помещены в колбу, имеющую объем 100 мл;

50 мл сверх чистой воды (общее содержание углерода в органической форме менее или равно 0,1 частей на миллион) было добавлено к смеси ионообменных смол и полученная смесь перемешивалась в течение 3 мин, после чего подвергалась отстою в течение 27 мин;

с помощью смеси выполнялась фильтрация и в отфильтрованной воде измерялось общее содержание углерода в органической форме;

использованный для фильтрации смешанный слой ионообменных смол вновь поместили в колбу и добавили в нее сверх чистой воды. Содержимое было подвергнуто отстою в течение заданного периода времени и перемешиванию в течение 3 мин (отстой продолжался 27 мин). После этого смесь была обработана в соответствии с этапом 3. Вышеописанная процедура продолжалась не мене 200 ч, что позволило определить общее выделение углерода в органической форме использовавшимися смолами.

Путем управления этапом регенерации способа фильтрации и деминерализации смешанными слоями ионообменных смол в соответствии с тем, как описано выше, удается сократить рабочую нагрузку на операторов, а также количество радиоактивных отходов, от которых необходимо избавляться, и снизить объем указанных радиоактивных отходов до меньшего уровня, чем это было возможно с помощью известных способов.

В соответствии с вариантом, показанным на фиг.5, все ионообменные смолы использовали в течение рабочего времени 400 дней и более, затем их регенерируют обратной промывкой или пропусканием химического реагента, а в известном способе половину ионообменного слоя выгружают при большом падении давления (время работы 30 дней). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ОКИСЛОВ МЕТАЛЛОВ ИЛИ ВЗВЕШЕННЫХ ПРИМЕСЕЙ, включающий пропускание загрязненной воды через деминерализатор со смешанным слоем, содержащим смесь катионо-и анионообменных смол с последующей регенерацией последних путей обратной промывки или пропускания химического реагента, отличающийся тем, что регенерацию истощенных ионообменных смол путем обратной промывки осуществляют при увеличении дифференциального давления воды за счет захвата взвешенных примесей в смеси в интервале 0,2 0,8 кг/см2, или при содержании оксида железа, уловленного смесью, превышающим 1 г/л смолы в пересчете на количество поверхностно осажденного железа, или при концентрации взвешенных примесей на выходе из деминерализатора, превышающей 1,5 частиц на 1 миллиард, а регенерацию смол путем пропускания химического реагента через деминерализатор осуществляют или при концентрации взвешенных примесей на выходе из деминерализатора, в процессе обратной промывки не ниже 1,5 частиц на 1 миллиард, или при содержании оксида железа, сорбируемого на смолах, превышающем 9 г/л смолы в пересчете на количество матрично-диффузного железа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что загрязненную воду одновременно и параллельно пропускают через контрольно-измерительную колонну при условиях пропускания воды через деминерализатор.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что замену ионообменных смол осуществляют по достижении количества матрично-диффузного железа, сорбируемого на смолах, выше 15 г/л смолы и концентрации органического углерода на выходе контрольно измерительной колонны, превышающей 10 частиц на 1 миллиард.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что повторную очистку воды от окислов металлов и взвешенных примесей осуществляют после удаления из деминерализатора оставшейся или промывочной воды и заполнения его чистой водой.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru