Transcript презентацию - Институт физико

НОВЫЕ ВОЛОКНИСТЫЕ СОРБЕНТЫ
ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ПРИРОДНЫХ
ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
А. А. Шункевич, Г. В. Медяк, В.И. Соколова, А.В. Бильдюкевич
Институт физико-органической химии
НАН Беларуси, г. Минск
http://ifoch.bas-net.by
e-mail: [email protected]
Волокнистые иониты ФИБАН !
Штапель Нетканые материалы
Пряжа и картриджи
2
Традиционные методы удаления органических веществ:
1 - осветление воды за счет коагуляции и флокуляции,
2 - окисление органических веществ сильными окислителями или жестким УФ,
3 - очистка на активированных углях или пористых адсорбентах.
Новые высокотехнологичные методы:
1 - фильтрация воды через полупроницаемые мембраны,
- ультрафильтрация – М.в.  10000 у.е.,
- нанофильтрация – М.в.  200 у.е.,
- обратный осмос – М.в.  200 у.е.
2 – сорбция на специальных анионитах – органопоглотителях.
(фирмы Dow Chemical, Amberlite, Purolite)
Цель работы:
сравнительное исследование гранульных органопоглотителей и волокнистых
анионитов, разработанных в ИФОХ НАН Беларуси, при очистке больших
объемов воды на высоких скоростях потоков для предприятий энергетики
3
Характеристики речной воды до и после предочистки
Нормативные показатели для питьевой воды:
цветность=20 град, ПИ=5 мгО/л, СFe= 0,3 мг/л
ПДК по перманганатной окисляемости на ТЭС  3,0 мгО/л
Цветность*, град
Пробы воды
ПИ*, мгО/л
Содержание Fe*,
мг/л
до
после
до
после
до
после
135,3
80,1
13,7
11,9
0,90
0,05
222,3
119,3
17,1
15,4
0,41
0,10
р. Западная
Двина
141,1
90,0
18,3
14,6
0,45
0,09
р. Свислочь
37,5
13,8
4,7
4,0
0,27
0,01
р. Полота
4
Основные характеристики ионообменных материалов
Тип анионита
Матрица
Основные
функциональные
группы
Обменная емкость
по аминогр.,
мг-экв/г
Набухание,
г H2O/г
ионита
ФИБАН А-5
ПАН
N(CH3)2
5,5
1,5
ФИБАН А-6
ПАН
(CH2)(CH3)2 N+Cl-,
N(CH3)2
3,2
1,2
ФИБАН А-7
ПАН
(C2H4OH)(CH3)2 N+Cl-,
3, 5
1,9
N(CH3)2
Purolite A-200
ПП-ДВБ
NR3+Cl-
4,0
1,2
Purolite A-501
ПА
NR3+Cl-
3,9
1,5
Purolite A-860S
ПА
NR3+Cl-
4,0
1,5
Amberlite
IRA-900
ПП-ДВБ
NR3+Cl-
4,4
2,1
ПАН – полиакрилонитрил, ПА – полиакриловая матрица
5
Результаты очистки воды от природных органических веществ
волокнистыми и гранульными анионитами
Тип
анионита
ПИ исходной
воды, мг О/л
v, BV/час
СЕ, мг О/г
ионита
V,
BV/г ионита
ФИБАН А-7
15,4
190,4
2 743
ФИБАН А-5
11,9
98,8
1 473
ФИБАН А-6
11,9
59,4
805
Purolite A-200
11,9
0
0
Amberlite IRA-900
11,9
0
0
Purolite A-501
11,9
51,0
1 026
Purolite A-860S
15,4
141,3
1 807
ФИБАН А-5
4,0
46,1
3 365
Purolite A-860S
4,0
15,1
1 640
ФИБАН А-5
4,0
43,7
2 445
ФИБАН А-6
4,0
11,0
1 227
Purolite A-860S
4,0
0
0
72-80
184-197
369-393
6
Кривые проскока и сорбции органических веществ на волокнистых и гранульных
ионитах при очистке воды реки Западная Двина
при скорости потока 80 BV/час
Параметры колонок: d = 1,2 см, S = 1,13 cм2, h = 4,0-5,0 см, V = 4,5-5,6 см3. Масса сорбента в колонке g0 = 1,2 г.
Цветность, град
35
ПИ, мг О/л
35
ФИБАН А-5
30
30
ФИБАН А-7
ФИБАН А-6
20
ФИБАН А-7
1600
1400
Purolite A-860S
25
СЕ по Цветн., град
1800
25
ФИБАН А-5
1200
20
1000
15
15
800
10
10
Purolite A-860S
ФИБАН А-6
600
400
5
5
0
0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
200
ВV 0
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Вывод: при скорости потока 80 BV/час гранульный ионит Purolite A-860S
еще может конкурировать с волокнистыми ионитами ФИБАН
7
3500
Кривые проскока органических веществ на волокнистых и
гранульных ионитах при очистке воды реки Свислочь
при скорости потока 190 (А) и 380 (Б) BV/час
А
Цветность, град
Б
Цветность, град
ПИ, мг О/л
12
12
10
10
Purolite A 860S
8
ПИ, мг О/л
25
25
Purolite A-860S
20
20
15
15
10
10
8
ФИБАН А-5
6
6
4
4
2
2
0
0
0
1000
2000
3000
4000
ФИБАН А-6
5
ФИБАН А-5
0
ВV
5
0
0
1000
2000
3000
Вывод: при увеличении скорости водных потоков в 2,5 раза преимущества
волокнистых ионитов очевидны. При увеличении скорости в 5 раз гранульный
сорбент Purolite A-860S перестает очищать воду до заданного уровня, тогда как
волокнистые иониты ФИБАН А-5 и А-6 продолжают работать
8
Кривые проскока (А) и сорбции (Б) органических веществ на
волокнистом ионите ФИБАН А-5 в циклах №1, 2, 3. (по цветности).
Цветность, град
А)
35
СЕ по цветности, град
Б)
2000
30
1800
1
25
1600
1400
2
1200
20
1000
800
15
600
10
400
3
200
5
0
1
2
3
0
0
1000
2000
3000
4000
ВV
Десорбция органических веществ с ионита ФИБАН А-5 по цветности
№
цикла
Регенерант
Сорбция,
град
Десорбция,
град
%
1
4,1 BV 2% NaOH на 10% NaCl
497,6
410,2
82,4
3
4,1 BV 0,5 н НCl и
5,1 BV 2% NaOH на 10% NaCl
488,6
434,5
88,9
9
Условия регенерации волокнистых анионитов ФИБАН:
Регенерацию высокоемкостных по отношению к органическим веществам
ионообменных волокон после сорбции следует проводить в импульсном режиме
при проскоке цветности воды на выходе из колонки.
Наиболее эффективная десорбция органических веществ с волокнистых
анионитов имеет место при сочетании кислотной и щелочной обработок: с
помощью 0,5 н НCl на 1М NaCl и 2% NaOH на 10% NaCl.
Обеспечение стабильной работы волокнистых ионитов ФИБАН после
регенерации требует проведения дополнительных исследований в области
подбора реагентов и условий десорбции органических ионов.
ВЫВОД: устойчивая работа волокнистых ионитов ФИБАН по глубокой
очистке воды от органических веществ наряду с высокой скоростью
сорбции и регенерации, регулируемым гидродинамическим
сопротивлением в слое, механической и химической стойкостью
обеспечивают возможность обработки больших объемов воды при
минимальных затратах электроэнергии и делают их перспективными
для использования на предприятиях энергетики.
10
Преимущества волокнистых анионитов ФИБАН
для водоподготовки:
высокая скорость сорбции и десорбции высокие скорости водных потоков,
глубокая очистка воды от органических веществ
- до ПИ=3 мг О/л,
работа ионообменных материалов в невысоком
слое - большая площадь фильтрации в единице
объема аппарата
устойчивость к механическому истиранию и
химической деградации
конструкционные решения с использованием
различных текстильных форм ионитов: штапель,
пряжа, кнопс, нетканые материалы
ВЫВОД: волокнистые аниониты ФИБАН дают возможность
обработки больших объемов воды при минимальных затратах
электроэнергии.
11
Наши координаты:
тел/факс: +375(017)2-84-09-73 (Минск)
e-mail: [email protected]
URL: http://ifoch.bas-net.by
12
Спасибо за внимание !