Исследование возможности регенерации катионита КУ-2-8

АННОТАЦИЯ

В данной работе исследована регенерация сильнокислотного катионита КУ-2-8 растворами сильных кислот и поваренной соли. Исследовано влияние концентрации регенерирующего раствора с целью подбора оптимального регенерата способного полного удаления из функциональных групп катионита ионов кальция, магния, железа и марганца. Результаты показали, что для полной регенерации с сильными кислотами достаточно 10%-ного раствора с поваренной солью 5%-ной по содержанию ионов металлов.

ABSTRACT

In this work, we investigated the regeneration of a strongly acidic cation exchanger KU-2-8 with solutions of strong acids and sodium chloride. The influence of the concentration of the regenerating solution was investigated in order to select the optimal regenerate capable of completely removing calcium, magnesium, iron and manganese ions from the functional groups of the cation exchanger. The results showed that for complete regeneration with strong acids, a 10% solution is sufficient, with sodium chloride 5% in terms of the content of metal ions.

Ключевые слова: сильнокислотный катионит, регенерация, фильтрат, поваренная соль, сильные кислоты.

Keywords: strongly acidic cation exchanger, regeneration, filtrate, sodium chloride, strong acids.

В настоящие время сильнокислотный катионит КУ-2-8 благодаря своим ценным показателям широко применяется при очистке и обессоливании технических вод на предприятиях. Универсальный рабочий диапазон в интервале рН 1–14 катионита КУ-2-8 позволяет не только очищать воду от загрязнителей до предельной допустимой концентрации, но и утилизировать ценные компоненты, содержащиеся в сточных водах. Катионит можно представлять как фильтр, который после «срока службы» необходимо восстановить к работоспособности с использованием легкодоступных, дешевых регенерирующих реагентов. Изучена возможность использования термальных вод для регенерации отработанного натрий-катионита в производственных целях. Выявлено, что жесткость водопроводной воды после обработки ионита в зависимости от термальной воды снижается от 5,4 исходной до 0,09 мг-экв/л остаточной [10]. Предлагается способ регенерации слабокислотных карбоксильных катионитов с переводом их в Н-Na форму путем пропускания через их слой последовательно кислоты в стехиометрическом соотношении до достижения на выходе рН 3,9–4,2 и 1,0–1,5 %-ного раствора хлористого натрия [4]. Предлагается применение инновационного решения для повышения экологической и экономической эффективности регенерации после процесса умягчения воды теплоэнергетических установок, которое обеспечивает интенсификацию производства тепловой энергии [1; 9]. Исследованы процесс регенерации катионообменной смолы КУ-2-8 при очистке сточных вод, содержащих хлориды натрия и цинка [7], а также промышленные стоки с содержанием хлористого натрия 24–25 %-ного и сульфата натрия 1,5–3,0 %-ного [6], которые описаны в технологии регенерации катионита Н-фильтра и методике выполнения технологии процесса регенерации с хлоридом натрия [3]. В работах [8; 2; 11] был подбор оптимальных условий регенерации катионита КУ-2-8 серной кислотой для извлечения ионов тяжелых металлов, таких как медь, кадмий, железо и др.

Целью данной работы является использование катионита КУ-2-8 после регенерации с сильными кислотами и поваренной солью для обессоливания технических вод предприятий.

Для эксперимента был использован катионит КУ-2-8 после насыщения емкости катионита ионами кальция и магния. Содержание ионов кальция и магния из фильтрата определяли трилонометрическим [12], а ионов железа и марганца определяли экстракционно-спектрофотометрическим методами [5]. В качестве регенерирующего раствора использовали водный раствор серной, соляной, азотной кислот и поваренную соль с концентрацией 5, 10, 20 % соответственно.

Результаты исследования показали, что для полной регенерации с серной кислотой достаточно 10%-ного раствора с азотной кислотой и соляной кислотой достаточно 20%-ного раствора (табл. 1).

Таблица 1.

Результаты регенерации сульфокатионита КУ-2-8 с сильными кислотами

Из данной таблицы 1 видно, что для полной регенерации ионов кальция и магния эффективным регенерирующим раствором является поваренная соль с концентрацией 5%-ного раствора. Однако с поваренной солью регенерируются ионы кальция и магния, а ионы железа и марганца не регенерируются.

Таким образом, регенерация промышленного катионита КУ-2-8 с использованием сильных кислот и поваренной соли проста в исполнении, обладает отличной воспроизводимостью и стабильностью, что играет немаловажную роль при регенерации ионитов.

Список литературы:

1. Беликова С.Е., Хохрякова Е.А., Резник Я.А. Водоподготовка. – 2007.
2. Варламова С.И. Исследование процесса регенерации кадмия из катионита КУ-2-8 // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. – 2005. – № 48 (1). – С. 130–131.
3. Гумбатов М.О., Ахмедова А.Г., Кафаров Э.К. Химические реакции, протекающие при обессоливании воды и регенерации ионитов сернокислотных производств // European research: innovation in science, education and technology. – 2018. – P. 16–18.
4. Добрин Б.И., Петров С.В., Бородин А.Б. Способ регенерации слабокислотных карбоксильных катионитов. – 2005.
5. Избирательное экстракционное извлечение сурьмы (V) и фотометрическое определение ее с 2-(2-пиридилазо)-5-диэтиламинофенолом (ПААФ) непосредственно в органической фазе / Н.Т. Рахматуллаева [и др.]. // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. – 2021. – № 4 (82) / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/11481.
6. Исследование возможности использования промышленных стоков для регенерации натрий катионитовых фильтров в процессе водоподготовки / С.Е. Працкова, А.В. Колесников, А.О. Куваева, О.Ю. Кузнецова // Бутлеровские сообщения. – 2020. – № 61 (2). – С. 139–144.
7. Камалов К.О., Ахмаров Ф.И. Регенерация катионита в процессе ионообменной очистки сточных вод // Advanced Science. – 2017. – № 3. – С. 71–77.
8. Медведева А.Н., Третьякова Н.А. Подбор оптимальных условий регенерации катионита КУ-2-8 серной кислотой с целью сокращения экономических затрат. Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – Екатеринбург, 2015. – С. 316–318.
9. Метлицкая С.В., Караман М.С., Семичева Н.Е. Снижение ресурсозатрат и повышение экологичности процесса регенерации катионита при водоподготовке теплоэнергетических установок // Перспективное развитие науки, техники и технологий. – 2020. – С. 156–158.
10. Регенерация отработанного натрий-катионита термальной водой / М.М. Гусейнов, Б.И. Шапиев, З.М. Алиев, Р.К. Муташев // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. – 2009. – № 1.
11. Способ отмывки катионитовых фильтров от продуктов регенерации и соединений железа / А.В. Нехороших, Р.В. Мягкая, С.П. Финадеев, А.А. Федий. – 2008.
12. Purification of polluted water at the Mubarek Gaz Processing Plant LTD using by ion exchangers / Z.Sh. Nazirov, J.A. Ibragimov, S.M. Turabdzhanov, M.A. Khashimova [et al.] // Technical science and innovation journal. – 2020. – № 3. – P. 32–36.