Конструкция адсорбентов

В аппаратах КС отношение Н/Н₀ (Н₀ – высота неподвижного слоя адсорбента, Н – высота псевдоожиженного слоя) рекомендуется поддерживать в пределах 1,4-1,6. применяются адсорбенты различных типов.

Более сложную конструкцию представляет собой трехъярусный адсорбент с переливными трубками. Псевдоожиженный слой возникает над тарелками (типа колпачковых). Ярусы соединены между собой коническими трубами. Широкая часть трубок выступает над тарелкой на высоту, соответствующую верхней границе псевдоожиженного слоя, а узкий коней трубок погружен в нижний псевдоожиженный слой. Сверху в колонну подается 15-20% угольная суспензия, а снизу сточные воды. Избыток угля отводится в сборник.

Регенерация адсорбента.

Адсорбированные вещества из угля извлекают десорбцией насыщенным или перегретым водяным паром или нагретым инертным газом. Температура перегретого пара при этом = 200-300⁰С, а инертных газов 120-140⁰С. после десорбции пары конденсируются и вещество извлекается из конденсата.

Для регенерации углей может быть использована и экстракция (жидофазная десорбция) органическими низкокипящими и легко перегоняющимися с водяным паром растворителями. При регенерации органическими растворителями (метиловым спиртом, бензолом, толуолом, дихлорэтаном и др.) процесс проводят при нагревании или без нагревания. По окончании десорбции остатки растворителей из угля удаляют острым паром или инертным газом.

Для десорбции адсорбированных слабых органических электролитов их переводят в раствор, заключенный в порах угля, откуда они вымываются горячей водой или раствором кислот (для удаления органических оснований) или раствором щелочей (для удаления кислот).

ИОНООБМЕННАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Применяется для извлечения из сточных вод (Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn и др.), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых соединений и радиоактивных веществ. Метод позволяет рекуперировать ценные вещества при высокой степени очистки воды, очищать сточную воду до ПДК, обеспечивает возможность повторного использования очищенных сточных вод в системах производственного водоснабжения. Ионный обмен широко распространен при обессоливании в процессе водоподготовки.

Сущность ионного обмена.

Ионный обмен процесс взаимодействия раствора с твердой фазой, обладающей свойствами обменивать ионы, содержащиеся в ней, на другие ионы, присутствующие в растворе. Вещества, составляющие эту твердую фазу носят название ионитов. Они практически нерастворимы в воде. Те из них, которые способны поглощать из растворов электролитов положительные ионы, называются катионитами, отрицательные ионы – анионитами. Первые обладают кислотными свойствами, вторые – основными. Если иониты обменивают и катиониты и анионы, их называют амфотерными.

Поглотительная способность ионитов характеризуется обменной емкостью, которая определяется числом эквивалентов ионов, поглощаемых единицей массы или объема ионита. Различают полную объемную, статическую и динамическую емкость.

Полная емкость – это количество поглощаемого вещества, при полном насыщении единицы объема или массы ионита.

Статическая емкость – это объемная емкость ионита при равновесии в данных рабочих условиях. Статическая обменная емкость обычно меньше полной.

Динамическая обменная емкость – это емкость ионита до «проскока» ионов в фильтрат, определяемая в условиях фильтрации. Динамическая емкость меньше статической.

Катиониты и аниониты бывают неорганические (минеральные) и органические. Это могут быть природные вещества или вещества, полученные искусственно.

Ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам – ионообменным смолам.

Практическое значение имеют неорганические природные и искусственные алюмосиликаты, гидроксиды и соли многовалентных металлов; применяются также иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы и лепнина.

Различают следующие виды ионитов:

• сильнокислотные катиониты, содержащие сульфогруппы –SO₃H и сильноосновные аниониты, содержащие четверичные аммониевые основания –N⁺(R)_Э (например, катионит КУ-2 и анионит АВ-17)

• слабокислотные катиониты, содержащие карбокислые –COOH и фенольные группы ***, диссоциирующие при рН  7, (напимер катиониты КБ-2, КБ-4) а также слабоосновные аниониты, содержащие первичные –NH₂ и вторичные –NH – аминогруппы, диссоциирующие при рН  7 (например, аниониты АН-23, АН-2Ф)

• иониты смешанного типа, проявляющие свойства смеси сильных и слабых кислот или оснований (например, КУ-1 – катионит содержит сульфогруппу и фенольную группу)