СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИТРАТ-ИОНОВ

СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИТРАТ-ИОНОВ


RU (11) 2041169 (13) C1

(51) 6 C02F1/42 

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

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

(21) Заявка: 93027650/26 
(22) Дата подачи заявки: 1993.05.19 
(45) Опубликовано: 1995.08.09 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Application of hydrogencarbonate cycle anion exchange for nitrate removal from Water/Tarjan T/. Period. polytechn. Chem. End. 1989, 33, N3-4, с.287-298. 
(71) Заявитель(и): Никитин Игорь Валентинович; Синиченков Владимир Федорович; Афанасенко Борис Павлович; Уткин Валентин Васильевич; Сеземин Владимир Алексеевич; Созонтов Николай Викторович; Логинов Николай Дмитриевич 
(72) Автор(ы): Никитин Игорь Валентинович; Синиченков Владимир Федорович; Афанасенко Борис Павлович; Уткин Валентин Васильевич; Сеземин Владимир Алексеевич; Созонтов Николай Викторович; Логинов Николай Дмитриевич 
(73) Патентообладатель(и): Никитин Игорь Валентинович; Синиченков Владимир Федорович; Афанасенко Борис Павлович; Уткин Валентин Васильевич; Сеземин Владимир Алексеевич; Созонтов Николай Викторович; Логинов Николай Дмитриевич 

(54) СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИТРАТ-ИОНОВ 

Изобретение относится к сорбционной очистке сточных, природных и производственных вод, а также для денитрификации вод питьевого класса и может найти применение в ионообменных установках очистки конденсатов упарки нитратсодержащих суспензий. Сущность способа заключается в том, что для извлечения нитрат-ионов используется высокоосновной анионит в смешанной карбонат-бикарбонатной форме. При применении указанного анионита в HCO3-CO3 форме содержание нитрат-ионов в фильтрате не превышает 1 2 мг/л. Скорость фильтрации воды составляет не менее 30 м/ч. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение предназначено для сорбционной очистки природных и производственных сточных вод, а также для денитрификации вод питьевого класса и может найти применение в ионообменных установках очистки конденсатов упарки нитратсодержащих суспензий.

Известен способ снижения концентрации нитрат-ионов до 2 3 мг/л заменой нитрат-иона на бикарбонат-ион, содержание которого не лимитирует стандарт на питьевую воду. (Применение гидрокарбонатного ионного обмена для удаления нитратов. Application of hydrogencarbonate cycle anion exchange for nitrate removal water/Tarjan. //Period. polytech. Chem. Eng. 1989, 33, N 3-4, с. 287-298). К недостаткам данного способа относится большая концентрация ионов NO3 в очищенной воде, чем в случае применения анионита в гидроксильной форме. Другим недостатком способа является невозможность интенсификации процесса ионного обмена гидроксил- или бикарбонат-ионов на нитрат-ион без изменения размеров зерна ионита (класса) или его структуры.

Целью изобретения является эффективное извлечение нитрат-ионов, обеспечивающее содержание NO3 в очищенной воде не более 1-2 мг/л и возможность ускорения реакции ионного обмена без изменения класса сорбента (крупности) или его структуры.

Указанная цель достигается тем, что для извлечения нитрат-ионов из сточных вод используется высокоосновный анионит в смешанной карбонат-бикарбонатной форме. Пpи применении указанного анионита в НСО3-СО3-форме содержание нитрат-ионов в фильтрате не превышает 1-2 мг/л. При увеличении скорости подачи исходного раствора (не менее 30 м/ч), содержащего нитрат-ионы, возрастает скорость ионного обмена, заключающаяся в более быстром достижении равновесной обменной емкости. В случае применения анионита в гидроксильной или бикарбонатной формах интенсивность подачи (фильтрации) исходного раствора не влияет на время насыщения анионита. Сказанное может объясняться отличным механизмом ионного обмена нитрат-иона на карбонат-ион, лимитирующей стадией которого вероятно является диффузия в пленке, тогда как для случая ионного обмена ионов NО3 на ОН- или НСО3 такой стадией является диффузия в зерне ионита.

Новизна предлагаемого способа ионообменного извлечения нитрат-ионов заключается в применении высокоосновного анионита в смешанной карбонат-бикарбонатной форме, обеспечивающей при возрастании скорости фильтрации исходного раствора через анионит ускорение процесса обмена ионов NО3 раствора на карбонат- и бикарбонат-ионы анионита в интервале значений рН раствора 2,9-9,3. Скорость фильтрации воды оставляет не менее 30 мг/ч.

Применение данного способа делает возможным при очистке растворов от нитрат-ионов уменьшить объем загрузки ионитового фильтра за счет сокращения времени насыщения ионита при увеличении скорости фильтрации раствора (при прочих одинаковых условиях: концентрации нитрат-ионов в исходном растворе, типа ионита и размера зерна, производительности по очищаемой воде).

П р и м е р 1. Раствор, содержащий ион NO3 в количестве 2,0 г/л, пропускался через колонки, заполненные анионитом АМ в смешанной карбонат-бикарбонатной форме и анионитом АМ в бикарбонатной форме. Объем анионита в обеих колонках составляет по 24,5 мл, а скорость пропускания раствора 30 м/ч.

На фиг.1 представлены результаты экспериментов, свидетельствующие о получении фильтрата более глубокой очистки в случае применения анионита в смешанной форме.

Перевод анионита из товарной Сl-формы в рабочую смешанную осуществлялся обработкой анионита раствора, содержащим смесь (NH4)2CO3 и (NH4HCO3 с массовой концентрацией 8-10 и 2-5% соответственно.

П р и м е р 2. Раствор, содержащий ион NO3, контактировался с анионитом АМ в НСО3- и анионитом АМ в смешанной НСО3-СО3 формах в статических условиях. Во всех случаях экспериментов объем раствора составляет 1,0 л, а анионита- 10 мл.

На фиг.2 представлена зависимость времени насыщения анионитов от интенсивности перемешивания раствора (скорости вращения мешалки), подтверждающая предположение об увеличении скорости ионного обмена в случае повышения интенсивности перемешивания, достигающего в данном случае предела гидродинамического действия при 1200 оборотах мешалки в минуту.

Таким образом, по сравнению с известным способом, заявляемый обеспечивает повышение эффективности очистки воды от нитрат-ионов до содержания последних в фильтрате не более 1-2 мг/л и обеспечивает снижение времени насыщения анионита при увеличении скорости фильтрации (перемешивания) раствора. Использование анионита в смешанной НСО3-СО3-форме при повышении скорости фильтрации раствора через анионит позволит сократить объем загрузки анионита в ионообменный фильтрат (колонну) при прежнем содержании в фильтрате ионов NO3 (не более 1-2 мг/л). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИТРАТ-ИОНОВ из природных и сточных производственных вод, включающий пропускание воды через высокоосновной анионит в бикарбонатной форме, отличающийся тем, что часть анионита находится в карбонатной форме, а скорость фильтрации воды составляет не менее 30 м/ч.