Удаление кремния с помощью ионного обмена

К наиболее используемым методам снижения концентрации кремния в воде относятся: полная деионизация, обратный осмос или горячая известково-содовая технология.

Рис. 6.3. Принципиальная схема умягчения и снижения щелочности воды

Наименее распространенным является натриевое катионирование с последующей обработкой воды на сильноосновном анионите для снижения содержания кремния (рис. 6-4). Этот метод обработки воды может применяться для питающих контуров котлов среднего давления и требует обычно меньше затрат, чем полная деионизация воды.

Таблица 6-2

Емкость сильноосновных анионитов II типа по отношению к щелочности воды

Процентное содержание щелочности в исходной воде	Емкость кг/фут3 Смола, регенерированная 5 фунтами (2,3 кг) NaCI / фут3 смолы (81 г/л)	Емкость кг/фут3 Смола, регенерированная 5 фунтами (2,3 кг) NaCI плюс 0,25 фунтов (113 г) NaOH/ фут3 смолы (81 г + 4 г/л)
	250 мг/л	500 мг/л	250 мг/л	500 мг/л
	Исходное	Исходное	Исходное	Исходное
	значение	значение	значение	значение
20	1,5	1,6	2,9	3,3
40	3,4	3,6	5,8	6,4
60	5,6	5,9	8,4	9,3
80	8,2	8,6	11,0	12,2
100	11,0	11,6	13,4	15,0

При высоких уровнях pH (10-11) кремний имеет сильное сродство к сильноосновным анионитам I и II типа. Таким образом, эта система умягчения + удаления кремния может эффективно использоваться для предварительной обработки воды для котлов среднего давления (500-900). Во-первых, затраты на оборудование ниже благодаря тому, что можно применять обычные (не устойчивые к агрессивным веществам) корпуса. Во-вторых, использование такого умягчителя предполагает в качестве регенеранта солевой раствор, который менее опасен, чем кислоты, применяемые при водородном катионировании. Кроме того, используемые при этом система мониторингового контроля и управляющие клапаны проще в применении, чем в дорогостоящих системах деионизации.

В этой системе исходная вода сначала проходит через натриевый катионит. Затем умягченная вода проходит через слой сильноосновного анионита в гидроксильной форме (ОН), в результате чего удаляется основная масса кремния. Вода, прошедшая окончательную водообработку, представляет собой разбавленный раствор гидроокиси натрия и, следовательно, очень щелочная. Высокую щелочность можно частично нейтрализовать кислотой до нужного уровня pH - обычно это значение составляет 8-10 (15). Данный процесс может быть выражен следующим уравнением:

Когда сильноосновной анионит регенерируется каустиком до образования гидроокильной формы, он может вступить в реакцию с кремнием. В этих условиях кремний имеет сильное сродство с анионитом и, следовательно, может быть удален с помощью этой смолы. Однако другие примеси связываются со смолой раньше кремния, поэтому слой анионита с задержанным кремнием будет располагаться в нижней части общего слоя смолы и, следовательно, кремний будет первой субстанцией, подвергающейся обработке при истощении смолы в конце рабочего цикла (16).

Наиболее часто для удаления кремния используются сильные аниониты I типа (высокопористые, гелиевые сильноосновные аниониты). Считается, что смолы этого типа позволяют кремнию проникать в более глубокие слои и имеют более высокую емкость по кремнию по сравнению с сильноосновными анионитами II типа.

Снижение уровня фтора с помощью процессов ионного обмена - см. главу 2.