Процессы и аппараты защиты гидросферы. Ветошкин А.Г. - 100 стр.

     При очистке сточных вод, загрязненных взвешенными веществами, применяют
ионообменные колонны с псевдоожиженным слоем ионита (рис.3.14). Для определения
основных параметров такой установки подсчитывают суммарную площадь сечения ио-
нообменных колонн Sобщ, м2, по расходу сточных вод Q, м3/ч, и оптимальной скорости
фильтрования через псевдоожиженный слой ионита vопт, м3/(м2·ч)
                                     S общ = Q / vопт .
     Общее количество ионов, которое должно быть задержано в ионообменной ко-
лонне за 1 ч, зависит от их начальной Сн и конечной Сн концентраций, кг-экв/м3, и рав-
но Q(Сн - Ск). Для поглощения этого количества ионов необходимо подать определен-
ное количество воздушно-сухого ионита с динамической емкостью Ед, кг-экв/т:
                                    M ч = Q(C н − C к ) / E д ,
где Мч — требуемое количество воздушно-сухого ионита, т/ч.
     Если продолжительность рабочего цикла ионообменных колонн между двумя ре-
генерациями равна t, ч, то общая их загрузка Мобщ, т,
                                        M общ = M ч t .
       Объем загрузки ионообменных колонн V1, м3, до образования псевдоожиженного
слоя
                                       V1 = M общ / d н ,
где dн — насыпная плотность ионита, т/м3.
      Поскольку суммарная площадь ионообменных колонн определяется оптимальной
скоростью фильтрования, то высота набухшего слоя ионита H1, м, до псевдоожижения
составит
                                       H1 = V1 / Sобщ .
    Так как оптимальное отношение высоты псевдоожиженного слоя к высоте непод-
вижного слоя H2/H1 = l,5, то величину Н2, м, определяют по формуле
                                       H 2 = 1,5V1 / Sобщ .
      Если задаться диаметром ионообменной колонны Dк, то число колонн
                                             4 S общ
                                       nк =          .
                                             π Dк2
      Далее подсчитываем объем регенерационных растворов и емкостей для них.
      Пример 3.5. Необходимо рассчитать ионообменную установку непрерывного
действия с псевдоожиженным слоем ионита для удаления ионов натрия из раствора,
содержащего хлорид натрия, если производительность по исходному раствору V = 10
м3/ч; исходная концентрация раствора Сн = 4,35 моль экв/м3 (0,1 кг/м3); концентрация
очищенного раствора составляет 5 % от исходной; температура в аппарате t = 20 °С;
марка катионита КУ-2; регенерация проводится в плотном, движущемся под действием
силы тяжести слое ионита 1 н. раствором НСl.
      Параметры катионита КУ-2: полная обменная емкость X0 = 4,75 ммоль-экв/г;
удельный объем υ0 = 3,0 см3/г; средний диаметр гранулы d = 0,9 мм; насыпная плот-
ность ρнас = 800 кг/м3.
      Уравнение изотермы сорбции
                                            1,32 C к
                                      X* =             .
                                            1 + 2 Cк


                                          100