Теоретическое обоснование ресурсосберегающего, малоотходного метода умягчения и корректирования щелочности воды (стр. 2 )

Личный вклад соискателя

Вклад автора в опубликованные работы, выполненные в соавторстве с научным руководителем д. х.н. и включённые в диссертацию, заключался в обсуждении идеи постановки исследования, формулировке его цели и задач и их практической реализации, в выводе уравнений теоретической модели, анализе и интерпретации полученных результатов, а также в их оформлении в виде статей и тезисов докладов. Все экспериментальные исследования и расчёты осуществлены лично автором.

Одна статья опубликована в соавторстве с асп. , вклад которой состоял в экспериментальном исследовании Н+— Са2+ обмена на карбоксильном катионите LewatІt СЫР 80, данные которого в работу не включены, обсуждении результатов и подготовке работы к печати.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях “Актуальные проблемы химии, физики и технологии поверхности” (Институт химии поверхности НАНУ, г. Киев, 27-29 апреля 1998 г. и 29-30 апреля 1999г.), научно-техническом совещании Минэнерго “Водоподготовка и водно-химические режимы тепловых сетей и ТЭЦ Украины” (с. Славское Львовской обл., 21-24 сентября 1998г.), V Украинско-Польском Симпозиуме “Теоретическое и экспериментальное исследование межповерхностных явлений и их технологическое применение” (г. Одесса, 4-9 сентября 2000г.), научной конференции “Со­временные проблемы коллоидной химии и химии воды” (Институт коллоидной химии и химии воды им. НАНУ, г. Киев, 10-11 апреля 2001 г.).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 8 статей в ведущих химических журналах и 1 тезисы доклада в сборнике трудов конференции.

ВЫВОДЫ

Современные методы умягчения воды с одновременным регулированием щёлочности или pH характеризуются значительными затратами реагентов, из которых по целевому назначе­нию используется не более 50 % веществ. Это предопределяет не только экономические потери при производстве умягчённой воды, но и техногенные загрязнения водного бассейна, что ска­зывается на качестве воды, потребляемой населением и промышленностью.

На основе анализа технических, экономических и экологических показателей процесса умягчения воды показана возможность создания малоотходной, ресурсосберегающей техноло­гии, основанной на применении карбоксильных ионитов, обеспечивающей сокращение расхода реагентов до стехиометрических количеств и гарантирующей эффективное использование вме­сто товарных продуктов соединений, находящихся в отходах производства, и уменьшение сброса солей в окружающую среду.

Исходя из представлений о влиянии на обменные свойства фиксированных ионов ка­тионита их ближнего и дальнего окружения, получены уравнения изотерм обмена двух одноза­рядных ионов, описывающие равновесие в широком диапазоне составов растворов резинатов и жидкой фазы с относительными погрешностями не более 10 %.

3.Обоснована модель сорбции двухзарядных катионов Н-формой карбоксильных катиони­тов, позволяющая осуществлять априорный расчет ионообменных равновесий на стадиях умяг­чения воды и регенерации катионообменника.

Сформулирована теоретическая модель технологического процесса умягчения воды карбоксильными катионитами, позволяющая на основе сведений об ионообменных равновесиях в бинарных системах оценить щёлочность, pH и жёсткость умягчённой воды, остаточное со­держание недесорбированных двухзарядных ионов после регенерации ионитов стехиометриче­ским количеством кислоты, в том числе и находящейся в отходах производства.

Модель позволяет определять условия эксплуатации карбоксильных катионитов, обеспе­чивающие получение умягчённой воды, оценивать щёлочность умягчённой воды с погрешнос­тями до 1.0 моль/м3, pH - до 0.5 единиц, жёсткость - до 0.16 моль/м3.

На основе априорных расчетов с применением модели установлено, что ресурсосбере­гающая, малоотходная технология умягчения и нейтрализации воды, характеризующаяся не менее чем двукратным снижением содержания солей в сточных водах и возможностью утили­зации отходов установок обессоливания, при стехиометрических расходах реагентов может быть реализована только с применением карбоксильных ионитов, синтезированных на основе акриловой кислоты. Показатели качества воды, полученной по предлагаемой технологии, соответствуют требованиям, предъявляемым к добавочной воде систем теплоснабжения (карбонатный индекс

л

5-2.0 (мг экв/кг) , а при определенных условиях может быть получена вода, пригодная для пи­тания котлов низкого и среднего давления (остаточная жёсткость не более 5-10 мкг экв/кг).

ЛИТЕРАТУРА

Справочник химика-энергетика / Под ред. : В 3-х т. - М.: Энергия, 1972. - Т.1. -

455 с.

, Сазонов и водно-химический режим тепловых сетей. - М.: Энергоиздат, 1982. - 201 с. , Прохоров и водный режим паротурбиновых электростанций. - М. - Л.: Госэнергоиздат, 1961.-471 с. Кульский основы и технология кондиционирования воды. - Киев: Наукова думка, 1971. - 495 с. Способ бессточного умягчения воды: A. c. 916417 СССР, МКИ3 С 02 F 1/42 / , А. МКулиев, . - № 000/23-26; Заявлено 29.04.80; Опубл. 30.03.82, Бюл. №12. - 3 с., ил. Способ умягчения воды: A. c. 776990 СССР, МКИ3 С 02 В 1/22, С 02 В 1/40 / ,

, , М. ФДжалилов. - № 000/23-26. Заявлено 07.03.79; Опубл.

Бюл. №41. - 3 с. , , Джалилов воды с совмещением утилизации солевых стоков // Мало - и безотходные технологии в энергетике как средство защиты окружающей среды и повышения эффективности топливоиспользования. - М.: ЭНИН, 1984. - С.215-216. , Лебедев в процессах кондиционирования питьевой воды // Химия и технол. воды. - 1992. - Т. 14, №4. - С.250-275. Фейзиев методы умягчения, опреснения и обессоливания воды. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 192 с.

Ю. Полетаев оптимальной технологии Na-катионирования хозяйственно-бытовой сточной воды на ТЭС // Водоподготовка и водный режим ТЭС. - Баку, 1982. - С.50-55.

, , Коровина и водный режим энер­гообъектов низкого и среднего давления: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 254с. , Копылов A. C., Пильщиков : процессы и аппараты. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 272 с. Лифшиц по водоподготовке котельных установок. - 2-е изд. - М.: Энергия, 1976.-287 с. , Шкроб . - М.: Энергия, 1973. - 416 с. , О применении сульфата натрия в качестве регенеранта Na - катионитных фильтров // Химия и технол. воды. - 1992. - Т.14, №6. - С.437-443. Абдуллаев K. M., Соболь A. C., Малахов оптимальных концентраций и расходов регенерационного раствора при Na-катионированин городских сточных вод на ТЭС // Теплоэнергетика. - 1984. - №2. - С.67-68. Глубокое умягчение морской воды стуленчато-противоточным Ыа-катионированием/ , , // Химия и технол. воды. - 1987. - Т.9, №6. - С.539-542. Технология Mg-Na катионирования природных и сточных вод с рекуперацией отработанных растворов / , , // Химия и технол. воды. -1991. - Т. 13, №3. - С.264-269. Водоподготовка: Процессы и аппараты / Под ред. . - М.: Атомиздат, 1977. -

352 с.

Трофименко H. A., , Железняк безреагентной нейтрализации сточных вод обессоливающих установок // Журн. прикл. химии. - 1989. - Т.62, №12. - С.2697- 2701. регенерации Ыа-катионитных фильтров концентратом испарителей, работающих на пресной воде поверхностных водоисточников / , , // Энергетик. -1991. - №10. - С. 14-15. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР; Введ. -М.: Стротаздат, 1985. - 136 с. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством; Введ. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 239 с. Руководство по контролю качества питьевой воды. - Женева: Всемирная организация здравоохранения. - 1986. - 126 с. , Выборнова водоисточников и качество питьевой воды // Водоснабжение и сан. техника. - 1991. - №7. - С.5. Мазо оценка методов очистки природных и сточных вод // Исследование сетей и сооружений систем водоснабжения городов и поселков: Межвуз. темат. сб. тр. - Л.. ЛИСИ, 1986. - С.71-78. Умягчение воды ионитами/ , , // Химия и технол. воды. - 1989. - Т.11, №8. - С.728-740. Высоцкий и ионитная технология водоподготовки в энергетике. - Киев: Техника, 1989. - 176 с. , Костюченко Na-катионитных фильтров концентрированными рассолами после обессоливающих установок // Химия и технол. воды. - 1983. - Т.5, №6. - С.535-538. Высоцкий экологически чистых систем подготовки воды // Теплоэнергетика. - 1981. - №6. - С.57-60. Способ умягчения - воды: A. c. 1074831 СССР, МКИ3 С 02 F 1/42 / . - № 000/23-26; Заявлено 07.04.82; Опубл. 23.02.84, Бюл. №7. - 4 с. Способ термического обессоливания пресных вод: A. c. 939397 СССР, МКИ3 С 02 F 1/42 / , . - № 000/23-26; Заявлено 19.12.80; Опубл. 30.06.82, Бюл. №24. -

5 с., ил.

Способ умягчения морской воды: A. c. 865825 СССР, МКИ3 С 02 F 1/42 / , , . - № 000/23-26; Заявлено 11.07.79; Опубл. Бюл. №35.-3 с. , , Мамедбекова влияния катионного состава известкового раствора на обменную емкость катионита // Теплоэнергетика. - 1980. - №5. - С.65-67. Способ очистки воды: А. с. 948892 СССР, МКИ3С 02 F 1/42 / ГМС. Фейзиев, , М. Кулиев, . - № 000/23-26; Заявлено 19.11.80; Опубл. 07.08.82, Бюл. № - 4 с. Способ обработки стоков катионитных фильтров в процессе обессоливания и умягчения воды: А. с. 948891 СССР, МКИ3 С 02 F 1/42 / . - № 000/23-26; Заявлено 22.09.80; Опубл. 07.08.82; Бюл. №29. - 3 с., ил. Vermeulen Т., Tleimat B. W., Klein G. Ion-exchange pretreatment for scale prevention in desalting systems// Desalination. - 1983. - Vol.47. - РЛ49-159. Способ регенерации натрий-катионитовых фильтров: А. с. 1011543 СССР, МКИ3 С 02 F 1/42 /

, , . - № 000/23-26; Заявлено 21.10.81; Опубл. 15.04.83, Бюл. №14. - 4 с.