Студент: Перельзон И. Б.

Преподователь: Постнова Е. В.

2000

Введение .

На железнодорожном транспорте имеются предприятия, для работы которых требуется вода с малой жесткостью.

Известно, что жесткость воды обусловлена наличием в ней солей кальция и магния. Использование жесткой воды приводит к образованию накипи на внутренней поверхности котлов и теплообменных аппаратов, что снижает эффективность их работы.

В настоящее время один из наиболее распространенных способов умягчения воды является метод ионного обмена. Снижение жесткости воды ионным обменом основано на способности определенных или некоторых искусственных материалов (катионитов) которые имеют в своем составе обменные ионы Na⁺ , Н⁺ . Способные обмениваться на ионы Са²⁺ , Мg²⁺ . Реакция обмена:

2 Na [Кат.] + Ca (HCO₃ )₂ ÛCa [Кат.] + 2 NaHCO₃

2 H [Кат.] + MgCl₂ Þ Mg [Кат.]₂ + 2 HCl

К катионитам относятся глауконитовый песок, гумусовые угли, сульфоуголь, искусственные смолы (КУ-1, КУ-2).

В процессе фильтрации воды через катиноитную загрузку ее обменная способность уменьшается, поэтому необходимо периодически регенерировать (восстанавливать фильтрирующий материал). Реакции регенерации:

Ca [Кат.]₂ + 2 NaClÞ 2 Na [Кат.] + CaCl₂

Na – катионидные фильтры регенерируются раствором NaCl

Mg [Кат.]₂ + H₂ SO₄ = 2 H [Кат.] + MgSO₄

Н – катионидные фильтры регенерируются раствором серной кислоты – Н₂ SO₄ .

Для реализации представленных химических процессов устраивают специальное сооружение – станцию умягчения воды.

Целью курсового проекта является расчет основного технологического оборудования – Н-Na- катионитных фильтров и вспомогательного оборудования - кислотное хозяйство, солевое, дегазатор для удаления газов – СО₂ .

1 . Предварительная обработка исходных данных.

Проверка данных химического анализа воды производится путем сопоставления суммы катионов: Ca⁺² , Mg⁺² , Na⁺ , К⁺ с суммой анионов: Cl^- , SO₄ ^-2 , НСО₃ ^- :

(1). К = [Ca⁺² ] + [Mg⁺² ] + [Na⁺ ] + [K⁺ ] = 4.0 + 2.4 + 0.9 = 7.3 мг-экв/л

(2). А = [HCO₃ ^- ] + [Cl^- ] + [SO₄ ^-2 ] = 5.1 + 0.7 + 1.5 = 7.3 мг-экв/л

Вывод: Сумма катионов равна сумме анионов, следовательно, данные химического анализа воды верны.

1.1. Определяется общая жесткость исходной воды.

Ж_о = [Ca⁺² ] + [Mg⁺² ] = 4.0 + 2.4 = 6.4 мг-экв/л (3).

1.2. Определяется карбонатная жесткость исходной воды.

Ж_к = [HCO₃ ^- ] = 5.1 мг-экв/л (4).

1.3. Определяется щелочность исходной воды.

Щ_о = Ж_к = 5.1 мг-экв/л (5).

1.4. Определяется не карбонатная жесткость.

Ж_нк = Ж_о – Ж_к = 6.4 – 5.1 = 1.3 мг-экв/л (6).

2. Выбор и обоснование принципиальной схемы умягчения воды .

Умягчение воды методом ионного обмена может осуществлять: параллельным катионированием, последовательным катионированием, совместным H-Na-катионированием.

Выбор схемы умягчения воды осуществляется на основании сопоставления данных химического анализа исходной воды.

Параллельное H-Na-катионирование применяется при условии:

Ж_к / Ж_о ³ 0,5 5.1 / 6.4 = 0.79 ³ 0.5 +

Ж_нк £ 3.5 мг-экв/л Ж_нк = 1.3 £ 3.5 мг-экв/л +

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--