Регенерация адсорбента

Важнейшей стадией процесса ад­сорбционной очистки является регенерация активного угля. Адсорбированные вещества из угля извлекают десорбцией насыщенным или перегретым водяным паром либо нагретым инертным газом. Температура перегретого пара при этом (при избыточном давлении 0,3-0,6 МПа) равна 200-300 °С, а инертных: газов 120-140 °С. Расход пара при отгонке легколетучих веществ равен 2,5-3 кг на 1 кг отгоняемого вещества, для высококипящих в 12,5-30 кг. После десорбции пары конденсируют и вещество извлекают из конденсата. Для регенерации углей может быть использована и экстракция (жидкофазная десорбция) органическими низкокипящими и легко перегоняющимися с водяным паром растворителями. При регенерации органическими растворителями (метанолом, бензолом, толуолом, дихлорэтаном и др.) процесс проводят при нагревании или без нагревания. По Регенерация адсорбента окончании десорбции остатки растворителей из угля удаляют острым паром или инертным газом. Для десорбции адсорбированных слабых органических электролитов их переводят в диссоциированную форму. При этом ионы переходят в раствор, заключенный в порах угля, откуда их вымывают горячей водой, раствором кислот (для удаления органических оснований) или раствором щелочей (для удаления кислот). При этом за счет ионизации молекулы сорбата получают заряд и за счет этого десорбируются. В некоторых случаях перед регенерацией адсорбированное вещество путем химического превращения переводят в другое вещество, которое легче извлекается из адсорбента. В том случае, когда адсорбированные вещества не представляют ценности, проводят деструктивную регенерацию химическими реагентами Регенерация адсорбента (окислением хлором, озоном или термическим путем). Термическую регенерацию проводят в печах различной конструкции при температуре 700-800°С в бескислородной среде. Регенерацию ведут смесью продуктов горения газа или жидкого топлива и водяного пара. Она связана с потерей части углеродного сорбента (15-20%). Разрабатываются биологические методы регенерации углей, при которых адсорбированные вещества биохимически окисляются. Этот способ регенерации значительно удлиняет срок использования сорбента, но длителен и трудоемок. Примеры адсорбционной очистки. Адсорбционная очистка сточных вол от нитропродуктов, содержание которых в воде находится в пределах 1400 мг/л, производят углями КАД до остаточного их содержания не более-20 мг/л. Уголь регенерируют растворителями (бензолом, метанолом, этанолом, метиленхлоридом). Растворитель и нитропродукты разделяют Регенерация адсорбента перегонкой. Остатки растворителя из угля удаляют острым паром. Для извлечения фенолов из сточных вод используют активные угли различных марок. Высокой поглотительной способностью обладают селективные сильнокарбонизированные малозольные угли с высокой пористой структурой, а также угли марок ИГП-90, КАД (йодный), БАУ, ОУ (сухой), АГ-3, АП-3. Степень извлечения фенолов этими углями изменяется от 50 до 99%. Сорбционная емкость уменьшается с повышением рН среды и при рН=9 составляет 10-15%. При концентрации фенолов до 0,5 г/л величина адсорбции соответствует экспонентной зависимостью. Регенерацию углей проводят термическим способом в многоподовых печах или печах с кипящим слоем при температуре 870-930 °С. При этом теряется 10-15% адсорбента. При регенерации углей растворителями Регенерация адсорбента (этиловым эфиром, бензолом, щелочью) регенерация достигает соответственно 85, 70 и 37%. Возможно удаление фенолов из углей и аммиачной водой. В некоторых случаях очистку сточных вод от фенолов возможно проводить с применением таких сорбентов, как диатомиты, трепел, шлаки, кокс, торф, силикагель, кварцевый песок, керамзит, керамикулит и др. Однако адсорбционная емкость их мала. Для силикагеля она составляет 30%, а для полукокса всего 6%. Практически полной дефенолизации сточных вод добиваются, используя в качестве сорбента сульфат железа, модифицированный полиакриламидом и карбоксиметилцеллюлозой. Лигнин, пропитанный хлорным железом, способен сорбировать до 92% -фенола при концентрации последнего 3-9 мг/л. Активные угли в виде порошков применимы для удаления из воды хлорорганических пестицидов до их Регенерация адсорбента остаточной концентрации 10-б мг/л. Наибольшую емкость имеют угли ОУ-А, КАД, БАУ, СКТ. Адсорбционная очистка сточных вод производства инсектицидных препаратов «Прима-7» и «Дихлофос» от токсичных компонентов до предельно допустимых концентраций достигается при удельном расходе угля АГ-3 -0,06 г/л и скорости фильтрования 2 м/ч. Для удаления небольших количеств ПАВ из сточных вод (не более 100—200 мг/л) используют адсорбционную очистку активными углями АГ-5 и БАУ, адсорбционная емкость которых по ОП-10 15%. Кроме того, можно применять активный антрацит (емкость - 2%) и природные сорбенты (торф, глины, бурые угли и др.), а также шлак и золу, сорбционная емкость которых зависит от рН среды. Например Регенерация адсорбента, анионные ПАВ сорбируются шлаком лучше всего в нейтральной среде. Наиболее эффективно процесс протекает в случае, если ПАВ находится в растворе в виде мицелл. Процесс очистки проводят в фильтрационных колонках с неподвижным слоем угля, пропуская воду снизу вверх со скоростью 2-6 м/с. Предварительно из воды должны быть удалены взвешенные вещества. Регенерацию углей проводят горячей водой, водными растворами кислот (для удаления катионообменных ПАВ) или щелочей (для удаления анионоактивных ПАВ), а также органическими жидкостями, растворяющими ПАВ. Для адсорбции ПАВ могут быть использованы осадки гидроксидов алюминия и железа, сульфиды меди и фосфаты кальция, которые образуются при добавлении в сточную воду коагулянтов. Свежевыделенные гидроксиды Регенерация адсорбента имеют крупнопористую структуру. Удельная поверхность их пор составляет 100-400 м2/г. При изучении процесса адсорбции ОП-7 гидроксидом алюминия установлено, что изотермы имеют сложную кривую, состоящую из трех участков. При увеличении рН сточной воды сорбция ОП-7 этим адсорбентом уменьшается. На адсорбцию также влияет содержание в сточной воде электролитов и масса сорбента. Введение в сточную воду полиакриламяда интенсифицирует процесс выпадения хлопьев гидроксидов и увеличивает их адсорбионную емкость. Преимущество углеродных сорбентов – сравнительно низкая стоимость. Недостаток их состоит в склонности к механическому разрушению, окисляемость. Угли плохо сорбируют полярные вещества. Гранулированные углеродные сорбенты имеют высокую стоимость. Низкая плотность и гидрофобность сильно осложняет укладку сорбента в слой Регенерация адсорбента, вследствие чего колонки с ними имеют низкое количество теоретических тарелок. В последние годы появились сорбенты, в которых сочетаются высокие сорбционные свойства, низкую стоимость, высокую плотность и способность сорбировать полярные вещества. В частности к ним относится сорбент ОДМ, выпускаемый ООО «ОКПУР». Сорбент ОДМ - гранулированный фильтрующий материал терракотового цвета (светло-оранжевого) изготовленный из природного сырья, с содержанием основных компонентов: SiО2 до 84%; Fe2О3 не более 3.2%; Al2О3, MgО, СаО - 8%. Токсичность водной вытяжки удовлетворяет санитарным требованиям.



9. Ионный обмен.

— удаление из сточных вод токсичных неорганич. и органич. примесей посредством гетерогенной хим. реакции двойного обмена между ионами на твердом зерне ионообменного материала и раствора.

Ионный Регенерация адсорбента обмен — универсальный процесс, обеспечивающий удаление ионизированных токсичных примесей до любой заданной концентрации. Он осуществляется с помощью синтетич. ионообменных смол, представляющих собой практически нерастворимые в воде и растворах электролитов полимерные в-ва, имеющие подвижный ион (катион или анион), способный вступать в реакцию обмена с ионами того же заряда, находящегося в растворе. При положит, заряде подвижных ионов, фик-сиров. на матрице, ионит обменивает катионы. Такие иоииты наз. катионитами. При отрицат. заряде фиксиров. на матрице ионов иониты обменивают анионы и наз. анионитами. Иониты выпускают в виде гранул размером 0,2—2 мм.

По степени ионизации групп иониты делят на: сильнокислотные катиониты, содержащие, напр., сульфогруппы Регенерация адсорбента, остатки фосфорной или фосфориновой к-т (сульфокатиониты КУ-2, КУ-2-20, КУ-23); слабокислотные катиониты, содержащие карбоксильные, сульфогидрильные, оксифенильные группы (КБ-2, КБ-4); сильнооснбвные анио-ниты (АВ-16, АВ-17, АВ-29), имеющие группы аммониевых или сульфониевых оснований; слабоосновные аниониты (АН-2ФН, АН-18, АН-22, АА-31, АА-251), содержащие аминогруппы разл. степени замещения; аниониты промежуточной основности (ЭДЭ-10П). Одной из осн. хар-к ионитов является обменная емкость. Различают полную обменную емкость — емкость ионита до полного насыщения, статич. (или равновесную) обменную емкость, динамич. обменную емкость и рабочую обменную емкость — емкость ионита в динамич. условиях при определ. степени регенерации до проскока в фильтрат извлекаемых ионов в заданных концентрациях. Обменная емкость ионитов выражается Регенерация адсорбента в единицах массы сорбируемых в-в, отнес, к массовой или объемной единице ионита (г/кг, кг/м , мг-экв/г, г-экв/м), либо в процентах извлекаемого в-ва от массы воздушно-сухого ионита.

Наиболее часто рабочая обменная емкость ионитов в технологич. расчетах ионообм. установок выражается в эквивалентах (г-экв/м*). Обменная емкость сильнокислотных анионитон и сильноосновных ани-онитов по отношению к разл. ионам остается пост, в широком диапазоне значений рН. Емкость слабокислотных катеонитов и слабоосновных анионитов в сильной степени зависит от величины рН обрабатываемого раствора, максимальна для слабокислотных катионитов в щелочных средах (рН > 7), а для слабоосновных анионитов — в Регенерация адсорбента кислых средах (рН < 7).

Иониты смет, типа в обменных реакциях проявляют свойства сильной и слабой к-т (катионит КУ-1) или сильного и слабого основания (анионит ЭДЭ-10П). При контакте с водой и растворами электролитов происходит набухание ионитов и увеличение их объема (обычно в 1,5—2 раза). Большинство ионитов выпускается и хранится во влажном состоянии или под слоем воды, в связи с чем в зимнее время они должны находиться в отапливаемых помещениях. Высохший ионитдля приведения в рабочее состояние рекомендуется выдерживать в течение 20—25 ч и 20%-м растворе хлорида натрия. Изменение объема большинства ионитов происходит и при переходе из рабочего (для катионитов в Н Регенерация адсорбента+- или Ма+-, для анионитов в ОН-фор-ме) состояния в солевое, Кт-рое составляет для ионитов гелевой структуры 10—15, а макропористой 7—10%. Характерной особенностью ионитов, важной для их практич. применения в технологии очистки и обессоливания сточных вод, является способность к обратным реакциям, что дает возможность регенерации отработ. (на-сыщ.) ионитов, десорбции из них сорби-ров. ионов.

При проектировании ионообменных установок предусматривают след. процессы — перед поступлением на ионообменную установку сточной коды удаление из нее взвеш. в-в, нефтепродуктов и др. орга-нич. примесей, сильных окислителей (напр., хроматов); ионирование сточной воды — извлечение из нее катионов и анионов при контакте с катионитом и Регенерация адсорбента аниони-том; взрыхление отработ. ионита перед регенерацией; регенерацию ионитов — десорбцию задерж. катионов и анионов, восстановление рабочего состояния ионита; послерегенерац. отмывку ионитов от компонентов регенерац. растворов; дополнит. обработку очищ. или обессол. воды в соответствии с требованиями потребителя; обезвреживание, переработку, ликвидацию элюатов, образующихся при регенерации ионитов.

Очистка или обессоливание сточных вод (ионирование) производится на ионо-обмен. установках последоват. контактированием с гранулиров. катионитом в натриевой или водородной форме и аниони-том в солевой (сульфатной или хлорид-ной) или гидроксильной форме.

Для извлечения анионов, обладающих сильными окислит, свойствами (напр., хромат-бихромат-ионы), должны использоваться слабо- или сильноосновные аниониты,стойкие к окислит, действию этих Регенерация адсорбента анионов (АН-8.АН-251, АВ-17). Содержание взвеш. в-в в воде, подаваемой на иониты, не должно превышать 8 мг/л, органич. примесей (по ХПК) — не более 8 мг/л. При превышении этих величин вода, поступающая на ионирование, должна подвергаться предочистке на механич. и сорбц. (активные угли) фильтрах. В процессе ионирования воды в фильтрах с плотным слоем после проскока извлекаемых ионов в фильтрат иониты подвергаются регенерации. При сорбции ионов в рабочем цикле иониты уплотняются. Поэтому перед регенерацией они должны подвергаться взрыхлению подачей техн. воды снизу вверх с интенсивностью 3— 5 л / (с-м ). В зависимости от состава исходной воды и требований потребителя ккачеству очищ. или Регенерация адсорбента обессол. воды применяются разл. схемы ионообм. установок,

Для неполного обессоливания при отсутствии в сточных водах анионов слабых к-т или воды, содержащей указ. анионы, рекомендуются схемы одноступенчатого Н-катионирования и одноступенчатого ОН-анионирования с использованием сильнокислотного катионита и слабоосновного анионита. Для более глубокой очистки или обессоливания сточной воды схема установки должна включать одно-двухступенчатое Н-катионирование и двухступенчатое ОН-анионирование с использованием как на I, так и на II ступенях катионирования сильнокислотного катионита, на I ступени анионирования — слабоосновного и на II ступени — сильноосновного анионитов. При наличии в сточных водах большого кол-ва углекислоты и ее солей для предотвращения быстрого истощения Регенерация адсорбента емкости сильноосновного анионита после Н-катионирования вода подвергается дегазации в спец. дегазаторах. Удаление углек-ты из Н-катиониров. воды производится в дегазаторах с загрузкой из колец Рашига, с дерев, хордовой насадкой или в др. аппаратах. В состав установки по ионообменной очистке сточных вод, как правило, включаются сооружения предочистки от механич. примесей на кварцевых фильтрах и от органич. загрязнений на сорбц. фильтрах, загружаемых активными углями. В ряде случаев для стабилизации величины рН и извлечения анионов слабых к-т в ионообменных установках вместо анионитовых фильтров II ступени используются фильтры смеш. действия, загружаемые сильнокислотным катионитом (КУ-2) и сильноосновным анионитом (АВ Регенерация адсорбента-17-8).

Расчет ионообм. установок производ. на основании данных по расходу сточной воды, подвергаемой очистке, ее солесодер-жанию, рабочей обменной емкости иони-тов и частоты регенераций ионитовых фильтров. При расчете ионообм. установок для очистки или обследования многокомпонентных сточных вод обменную емкость ионита принимают по наименее сорбируемому иону, аза его концентрацию — суммарное содержание всех извлекаемых ионов (катионов или анионов).


documentbeddqjp.html
documentbeddxtx.html
documentbedefef.html
documentbedemon.html
documentbedetyv.html
Документ Регенерация адсорбента