катионитовый фильтр что это
Фильтры натрий-катионитные I и II ступени ФИПа
Фильтры натрий-катионитные параллельно-точные первой ступени ФИПа I, предназначены для обработки воды с целью удаления из нее ионов-накипеобразователей (Са 2+ и М 2+ ) в процессе катионирования. Фильтры используются на водоподготовительных установках промышленных и отопительных котельных.
Устройство
Рис. 1. Фильтр натрий-катионитовый параллельно-точные 1-ой ступени ФИПа I
Стальной цилиндрический корпус с эллиптическим верхним и нижним днищами, днища приварены к цилиндрической обечайке фильтра. Корпус фильтра снабжен верхним люком, предназначенным для загрузки фильтрующего материала и периодического осмотра его поверхности и лазом Ду 400 мм для проведения внутренних монтажных работ.
Принцип работы
Номенклатура и общая характеристика фильтров ФИПа I
Фильтры натрий-катионитовые параллельно-точные II-ой ступени ФИПа II
Устройство
Ионитные параллельно-точные фильтры второй ступени представляют собой вертикальные однокамерные аппараты. Каждый фильтр состоит из корпуса, нижнего и верхнего распределительных устройств, трубопроводов и запорной арматуры, пробоотборного устройства и фильтрующей загрузки.
Рис. 2. Фильтр натрий-катионитовый параллельно-точные 2-ой ступени ФИПа II
Цикл работы ионитных параллельно-точных фильтров второй ступени состоит из следующих операций:
Натрий катионитовые фильтры, устройство и принцип работы
Промышленность сегодня достигла такого высокого уровня развития, что производить качественные товары нужно продуманно, тщательно подбирая, что материалы, что оборудование. В данном случае речь идет о качестве воды. Это раньше люди не особенно разбирались мягкая вода или жесткая, какие примеси содержит тот или иной вид чугуна или стали. Сегодня же даже паровые турбины должны работать на мягкой воде, так они просто прослужат дольше, и выработка электроэнергии будет проходить с меньшими потерями. И хотя натрий катионитовые фильтры, это не последнее слово в сфере умягчения, а, тем не менее, они по-прежнему создают конкуренцию другим фильтрующим установкам.
Необходимость умягчения воды в быту и промышленности
Из всех отраслей самой водозависимой является отопительная. Пусть и топить в домах нужно не круглый год, но, тем не менее, подавать горячую воду в дома потребителей нужно круглогодичо. И вот с этого момента начинаются проблемы. Использовать в котельной неочищенную воду означает сократить работу котла, как миниму на треть, а то и больше. Хотя всем давно известно, что вода по умолчанию может быть мягкой, но таких районов на земле не так много. А потому, умягчение воды в быту и промышленности – это не просто прихоть, это реальная экономия, без которой в современных условиях очень сложно обойтись.
Что дает мягкая вода котельной?
Экономия от использования мягкой воды
Отопление и водоснабжение
Сокращение расхода элекэнергии
Увеличение срока службы котла
Сокращение расходов на обслуживание котла
Сокращение расходов на средства по очистке котла накипи
Но самым большим достижением от применения умягчения можно считать значительное снижение риска взрыва котла. Чем больше нарост накипных отложений на стенках котла, тем выше риск перегревания. Накипь ведь работает исключительно, как блокатор передачи тепла. И потому нагревая воду неочищенную, в котле образуется корка, которая постепенно блокирует передачу тепла в воду. При этом весь нагрев должен где-то оставаться. И он действительно остается. Внутри металла. Таких постоянных нагрузок не вынесет даже самый закаленный металл. Потому раньше, до того, как воду научились умягчать, случаи взрывов в котельных были далеко не редкими. Используя мягкую воду, главный инженер производства получает, прежде всего, безопасность.
Залогом надежной работы котла может быть либо чистая внутренняя его поверхность, либо использование мягкой воды. Постоянные чистки достаточно трудоемки и далеко недешевы. Впрочем, и поверхности бытовых и промышленных котлов от постоянных чисток ровность и гладкость не сохранят. Что собственно и сокращает срок службы. Т.к. в новые царапины накипь набивается быстрее, и устранить такие наросты сложнее.
Умягчать же воду в быту и промышленности можно по-всякому. Для умягчения воды можно использовать ионообменные умягчители воды. Принцип работы натрий катионитовых фильтров основывается на следующих постулатах:
Натрий катионитовые фильтры работают на том же ионообменном принципе. Что собой представляет такая установка? Это большой цилиндр, сверху и снизу которого установлены полусферы, в качестве днищ. Внутрь такого днища закладывают ионообменную смолу или катионит. В его качестве могут применять – сульфоуголь, универсальный катионит. При надобности наполнителем могут стать и другие ионообменные материалы.
Что собой представляет тот же сульфоуголь? Это антроцит, предварительно раздробленный. Перед использованием его протравливают серной кислотой. Универсальный катионит продукт исключительно химических реакций. Он, конечно дороже сульфоугля, но он и экономичнее. Обменная способность у него гораздо выше, да и устойчивость к высоким температурам намного выше. Для удешевления рекомендуют использовать смесь сульфоугля и универсального катионита.
Под засыпкой расположен дренаж, внутри которого спрятан коллектор. К коллектору привинчено большое количество труб, на концах которых есть штуцеры. Такое устройство натрий катионитовых фильтров позволяет равномерно распределить проходящую воду. И это же позволяет застраховаться от чрезмерного вымывания катионита из устройства. Место между катионитом и дренажем заливают бетоном, чтобы жидкость не задерживалась. Сверху цилиндра расположен распределитель. Это может быть крестовина или кольцевая труба. Такой распределитель гарантирует равномерное наполнение фильтра водой.
Для того, чтобы обслуживающий персонал понимал, что происходит внутри умягчающей установки на крышке фильтра смонтированы стеклянные, прозрачные люки. Дополняют установку провода. Один подает неочищенную воду, второй подает соляной раствор, третий выводит мягкую воду. Обязательно в такой установке есть места для отбора проб, что для необработанной воды, что для уже умягченной.
Схема и регенерация натрий катионитового фильтра ФИПА
В катионитовой установке обойтись без системы автоматической регенерации невозможно. Потому любой натрий катионитовый фильтр ФИПА снабжается мерным солевым баком. Соль для регенерации катионита может храниться в таком баке, либо в мокром виде, либо в сухом. То есть это могут быть таблетки, а может быть готовый соляной раствор. Для последнего вида растворителя, мерный бак производят в виде цилиндра с загрузочным отверстием через крышку. Дренаж располагается в днище. Доступ к нему перекрывают несколькими гравийными слоями. Это нужно для того, чтобы при сливе накопившегося осадка, соль очистилась от примесей ненужных. Соль засыпают в такой бак на определенный уровень, потом добавляют воду. Полученный раствор по мере необходимости добавляют в системы умягчения.
Работает подобный фильтр на ионообменном принципе. Всего работу можно образно разделить на четыре больших этапа. Это собственно умягчающий этап, перетряска катионной засыпки, регенерация и этап отмывания.
Что собой представляет каждый из этих этапов работы умягчающего фильтра? Любой катионит, который используют в ионных процессах, перенасыщен натрием по умолчанию. Воду подают в установку, она медленно просачивается через катионную засыпку. При этом происходит обмен. Соли известковости остаются в слое катионита, поменявшись местами с натрием, который уходит в мягкую воду. Данный процесс идет ровно до тех пор, пока катионит содержит натрий. Как только натрий заканчивается обменные процессы прекращаются, и наступает время регенерации (см. рис 1).
И закрепляется все это этапом отмывки. Под ним понимают промывку системы водой, для того, чтобы вымыть из катионита остатки лишней соли и грязи. Чтобы система полностью была готова к работе. На этом последнем этапе делают забор проб воды. Когда анализ таких проб показывает, что вода достигла оптимальных показателей, прибор можно запускать в работу.
В котельных натрий катионитовые фильтры ФИПА для улучшения качества умягчения и для повышения надежности используют не один этап очищения, а два. Первый делает воду мягкой до уровня двести микрограмм, а уже второй этап рассчитывают так, чтобы довести воду до того уровня умягчения, который необходим.
Может в систему добавляться еще одну схему, который называется деаэрация или дегазация. Его используют в паровых котельных или в тех отраслях, где нужна сверх очищенная вода или качественный пар без примесей.
На том же обменном принципе работы действует простейший умягчитель, который сегодня можно легко найти во многих квартирах. Это фильтр-кувшин. Тоже своего рода мини катионитовый фильтр ФИПА. И все минусы, свойственные для такого фильтра, переносятся и на большие промышленные установки. Если решите купить такой фильтр, то знайте, цена очень «кусается». Единственный фактор, который их спасает и помогает до сих пор оставаться на плаву – очень высокое качество умягчения, которое к тому же можно регулировать, просто добавляя или удаляя определенное количество катионита.
Большой недостаток такой схемы умягчения воды – постоянная необходимость восстанавливать способность катионных смол к умягчению и постоянная необходимость, спустя определенный период времени полностью регенерировать засыпку. То есть данный вид умягчения громоздок, затратен, но с высоким качеством выхода. И при малом количестве воды, которое теряется при очистке. Тот же обратный осмос таким фактом похвастаться не может, там почти сорок процентов проходящей через систему воды уходит в никуда. Т.к. слишком много воды сливается в канализацию. Да и процесс умягчения протекает очень медленно. И нужен постоянно подключенный насос, чтобы нагнетать в установке обратное давление.
Натрий катионитовый фильтр принцип работы
Натрий-катионитовый фильтр: назначение и принцип работы
Общие понятия о сути работы
Для того чтобы сделать воду более мягкой, а также чтобы избежать такой проблемы, как большое количество накипи на стенках емкостей, необходимо качественно обрабатывать жидкость. Убрать все лишние примеси из этого вещества можно разными способами, однако на сегодняшний день чаще всего применяются следующих два:
Однако стоит заметить, что любой из этих методов имеет как свои сильные, так и слабые стороны. Ни один из них не лишен недостатков. На сегодняшний день не существует идеального способа очистки воды от вредных примесей таким образом, чтобы не осталось последствий.
Детали фильтра
Принцип работы
Суть работы заключается в наполнителе, которым является специальная гелиевая смола, которая полностью состоит из шариков натрия.
Таким наполнителем набивается специальный картридж, и он же способен удерживать все вредные примеси.
Этому процессу способствует специальная реакция, которая происходит между натрием и солями, и благодаря ей же возникает удерживающая вредные минералы корка.
При встрече воды, которая наполнена вредными минеральными солями, с шариками смолы, заполненными натрием, происходит быстрая замена.
Основное преимущество такого обмена заключается в том, что это вполне естественная и очень быстро протекающая реакция, которая не требует подключение никакого дополнительного оборудования.
Натрий меняется местами с минералами, которые, в свою очередь, основательно прилипают к поверхности картриджа.
Устройства прибора
Устройство натрий-катионитового фильтра достаточно простое.
Корпус для таких моделей выполняется чаще всего из пластмассы, которая при этом обычно прозрачная. Это делается для того, чтобы было удобнее следить за процессом набора жидкости.
Внутри имеется еще одна емкость, к которой крепится сам картридж.
Внутри картриджа и располагается гелиевая натриевая смола.
Сверху прибор закрывается крышкой, чтобы ничего лишнего не попало в питьевую воду по воздуху. Чтобы отфильтровать жидкость, нужно лишь залить ее в данную емкость. Вода протечет сквозь картридж к дну, где она уже будет считаться очищенной.
Умягчение воды с помощью катионитовых смол
В статье рассматривается широко используемый способ снижения жесткости воды (ее умягчения) с помощью метода катионирования – пропуска воды через катионитовый фильтр.
Умягчение воды – это комплекс мероприятий, направленный на снижение ее исходной жесткости.
Расчет жесткости воды
Повышенная жесткость в воде хозяйственно-питьевых водопроводов приводит к затруднению варки продуктов, интенсивному износу белья, образованию накипи при кипячении воды. При этом Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) рекомендует следующие концентрации кальция и магния в питьевой воде: кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л, т.е. вода с жесткостью
1,8 — 6,5 мг-экв/л будет полезна для человека. Жёсткая вода при умывании сушит кожу, а также в ней плохо образуется пена при использовании мыла.
Различают следующие виды жесткости воды:
В соответствии с СаНПиН, для питьевой воды жесткость не должна быть более 7 мг-экв/л.
При нагреве жесткой воды, соли кальция и магния, содержащиеся в ней, разлагаются на углекислый газ и нерастворимый осадок. Пример, разложение гидрокарбоната кальция:
Этот осадок откладывается на ТЭН и внутренних поверхностях устройств, приводя их в негодность.
Катионитовое умягчение воды
В качестве катионита используются различные органические или минеральные материалы, естественного происхождения или приготовленные искусственно (что значительно чаще).
Самый дешевый катионит — сульфированный уголь (сульфоуголь). Широко используются катиониты на основе искусственных смол — здесь существует огромный выбор. Экотар, Amberlite, Tulsion — среди популярных марок.
Катионитовый метод позволяет получить глубоко умягченную воду с жесткостью до 0,01 – 0,02 мг-экв/л
В процессе умягчения обменная (умягчающая) способность катионита постепенно истощается, и ее необходимо восстанавливать, т.е. регенерировать. Для этого через катионитовую загрузку пропускают раствор поваренной соли NaCl или кислоты (серной H2SO4 или соляной HCl).
При регенерации катионита поваренной солью получают Na-катионит, имеющий обменный катион натрия.
При регенерации катионита кислотой получают H-катионит, имеющий обменный катион водорода.
Регенерация натрий-катионитового фильтра раствором поваренной соли
Регенерация производится в три этапа:
Схемы Na-катионитового фильтра
Схема бытового Na-катионитового фильтра для загородного дома
Схема промышленного Na-катионитового фильтра
Требования к качеству воды, подаваемой на натрий-катионитовый фильтр
Вода, подаваемая на ионообменные установки, должна быть свободна от нерастворенных примесей (мутность не более 2 – 5 мг/л, по СНиП 2.04.01-84 — до 8 мг/л), иметь цветность не более 30 град. и небольшое содержание органических примесей.
Фильтры натрий-катионитовые.
Назначение.
Натрий-катионитные фильтры предназначены для получения умягченной воды, используются в схемах водоподготовительных установок электростанций, промышленных и отопительных котельных, различных технологических процессов.
Типы фильтров
По способу проведения регенерации фильтры бывают :
При параллельноточном способе регенерации обрабатываемую воду и регенерационный раствор пропускают через фильтр в одном и том же направлении.
При противоточном способе регенерации обрабатываемую воду и регенерационный раствор пропускают через фильтр в противоположных направлениях.
По схеме умягчения:
1. Одноступенчатое I NA-катионирование
Для получения умягченной воды, используемой для питания водогрейных котлов и подпитки теплосети закрытого типа, применяется следующая схема одноступенчатого NA-катионирования (см. рисунок). Исходной водой при этом является водопроводная или артезианская. После прохождения фильтра вода направляется в деаэратор, в котором происходит удаление агресивных газов. В случае применения этой схемы очистки в обработанной воде остаточная общая жесткость составляет 0,1-0,2 мг-экв/л, свободная углекислота отсутсвует, концентрация свободного кислорода не превышает 20 мкг/л.
2. двухступенчатое II NA-катионирование.
Подготовка воды на ГРЭС и ТЭЦ производится по схеме см рисунок. В этом случае обрабатываемая вода поступает на NA-катионитовый фильтр I ступнеи, в котором происходит удаление основного количества ионов Са и Мд. Оставшиеся катионы жесткости поглощаются фильтром II ступени. В ряде случаев воду после Na-катионитного фильтра I ступени подкисляют, в результате чего при взаимодействии ионов Н+ с бикарбонатами НС03
образуется свободная углекислота. Для её удаления из обрабатываемой воды между I и II ступенями Na-катионирования устанавливают декарбонизатор.
Устройство и принцип работы
Фильтры натрий-катионитные представляют собой вертикальный сосуд из цилиндрической обечайки с приваренными к ней эллиптическими днищами в который частично загружается катионитом или сульфоуглем.
Фильтр состоит (см рисунок) из следующих основных элементов:
Корпус с эллиптическими днищами
Порядок установки
Установите на заранее подготовленый фундамент фильтр вертикально на опоры и закрепите.
Cмонтируйте фронт трубопроводов обвязки, арматуру и манометры в соответсвии с проектом или сборочным чертежом. Соедините отводящие и подводящие вентили 5,6,7,8,9,10 и вентили 11,12 трубопроводами по проекту и закройте их.
Заполните фильтр водой, для чего откройте вентиль 11 полностью, затем плавно открывая вентиль 8, заливайте водой до ее выхода через вентиль 11.
Закройте вентиль 11 после заполнения фильтра водой.
Откройте поочередно вентиль 12 и краники 14, спустите оставшийся воздух.
Закройте вентиль 12 и краники 14 при вытекании из них воды потом закройте вентиль 8.
Произведите гидроиспытание фильтра пробным давлением 0,9 МПа (9 кгс/см2).
Устраните дефекты возникшее при монтаже, выявленные при гидроиспытании.
Подготовка к работе
Слейте воду из натрий-катионитного фильтра, для чего откройте вентиль 11, затем вентиль 9 (см.рис.) до полного вытекания воды.
Закройте вентили 9 и 11.
Снимите заглушку штуцера 4 и крышку люка 20 и проверьте надежность крепления и исправность колпачков 15.
Примечание: Допускается в целях сохранения целостности дренажных колпачков поставлять их в отдельном деревянной ящике.
На монтаже необходимо установить колпачки на ложное дно. Монтаж колпачков произвести через указанные штуцер и люк, головку втулки
колпачка держать через отверстие в приварите нижнего днища.
Порядок работы фильтра
Техническое обслуживание
Меры безопасности
Вскрытие люков разрешается производить только при полном отсутствии давления в фильтре.
Необходимо следить, чтобы перед вскрытием люков и загрузкой катионита вентили были закрыты.
Перед закрытием люков необходимо убедиться в отсутствии внутри посторонних предметов.