Современное состояние ионообменной технологии водоподготовки
В Украине и России в настоящее время наряду с наиболее распространенными российскими ионообменными смолами типа КУ-2-8, КУ-2-8чс, КУ-23, АВ-17, АВ-17чс мелкими партиями выпускаются слабокислотные катиониты КБ-4 и слабоосновные аниониты АН-31. По несколько большим ценам возможно приобретение импортных аналогов этих ионообменных смол многих ведущих фирм: « Purolite », « Rohm and Haas », «Dow Chemical », « Bayer » и др. Так, полный аналог отечественного КУ-2-8 фирма « Purolite » производит под шифром С-100, « Rohm and Haas » – как SL -1 L , IR 120, « Dow Chemical » – как HCR - S , а « Bayer » – как S -100, (табл . 2.19 ). Аниониты типа АВ-17 производятся фирмой « Purolite » как A -400, « Rohm and Haas » – как IRA 402, « Dow Chemical » – SBR - P , « Bayer » – M 511. Эти ионообменные смолы выпускаются в модификациях для использования в системах водоподготовки пищевой (С-100Е), фармацевтической (С-100 NaMR ), атомной ( NRW 100) промышленности.
Кроме того, они предлагают огромный выбор самых разных ионообменных смол со специфическими свойствами. Это, например, традиционные иониты – химические аналоги КУ-2 и АВ-17, но с монодисперсными частицами, имеющими размеры 0,5± 0,05 мм , серия Marathon , Monosphere , UPCORE Mono фирмы « Dow Chemical », Purofain фирмы « Purolite », Amberjet фирмы « Rohm and Haas ». Такие ионообменные смолы обладают значительно большей механической и осмотической устойчивостью и несколько (на 10–15%) большей обменной емкостью, чем традиционные. «Кинетика» таких ионообменных смол, т. е. скорость обмена ионов на них, существенно лучше. Они имеют и меньшее гидравлическое сопротивление. Поэтому они допускают работу при больших скоростях раствора. Наиболее эффективно их применение для противоточных систем водоподготовки и фильтров обработки воды смешанного действия .
Слабокислотные катиониты, практически не используемые в системах водоподготовки отечественной энергетики, позволяют удалять щелочность и жесткость воды при практически нейтральных сбросных регенератах. Это «Purolite» C-104, 106, 107, «Rohm and Haas» – IRS 50, 76, 84, 86, «Dow Chemical» – MAC-3, «Bayer» – CNP 80. При этом они имеют примерно вчетверо большую емкость, чем КУ-2 в режиме голодной регенерации.
Слабоосновные аниониты представлены как современными высокопрочными и стабильными аналогами АН-31, но полимеризационного типа на стирольной и акриловой основе, так и многочисленными представителями новых типов анионитов: органопоглотителей, комплексообразующих, т. е. селективных к определенным ионам, высокопористых и т.п. Количество вариантов таких анионитов составляет несколько десятков.
К сожалению, состояние отечественных заводов-производителей ионообменных смол и их головного разработчика ВНИИПМ, а также ГП ВНИИХТ – разработчика ионитов для систем водоподготовки атомной промышленности – не позволяет надеяться на то, что в обозримом будущем их ассортимент будет расширен.
Достаточно распространены за рубежом и начинают внедряться на отечественных предприятиях (ТЭЦ 12, ГЭС 1 и др.) системы водоподготовки с противоточной регенерацией ионообменных смол. Как давно доказано теорией, а теперь и многолетней практикой, они дают возможность резко повысить качество воды на одной ступени очистки при сокращении расхода реагентов и производственных площадей. Так, противоточная система водоподготовки позволяет на одной ступени умягчения получить воду с жесткостью менее 0,01 мг-экв/л при скорости раствора до 40–50 м/ч и расходе соли не более 120% от стехиометрического.
Наряду с серийными противоточными фильтрами обработки воды ТКЗ со средним распределительным устройством несколько отечественных фирм предлага ют противоточные системы водоподготовки типа АПКОРЕ (« Dow Chemical ») и Пэкетбед (« Amberpak », « Puropak »). Причем предлагается переоборудование корпусов существующих фильтров обработки воды новыми дренажными устройствами, загрузка в них моносферных ионообменных смол и инертного слоя и обвязка оборудования водоподготовки пластиковыми трубами. В результате такой относительно дешевой модернизации резко возрастает производительность систем водоподготовки, повышается качество воды при снижении расхода реагентов. Противоточные фильтры ТКЗ, устаревшие еще до своего внедрения в серию, сложнее в эксплуатации и не обеспечива ют ряда преимуществ противоточного процесса.
Моносферные ионообменные позволяют легко реализовать системы со «стратифицированной» загрузкой, т.е. с послойным расположением «слабого» и «сильного» ионитов в одном аппарате и с противоточной последовательной их регенерацией. Правда, сведения о промышленном использовании таких систем водоподготовки в нашей стране пока отсутствуют.