SU1125203A1 - Method for preparing high purity water - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТОЙ ВОДЫ, включак ций предварительную обработкуводы ультрафильтрацней и сорбцией на активированных угл х, обработку обратным осмосом и последующим ионированием на фильтрах смешанного действи , отличающийс  тем, что, с цепью повышени  степени очистки и увеличени  продолжительности фильтроцикла, воду перед ионированием подвергают двухступенчатому электролизу, при этом поток, отведенный из прианодного пространства первой ступени, направл ют на подпитку потока перед сорбционным фильтром, а поток, отведенньо из прикатодного пространства - на вторую ступень, после чего поток, отведенный из прикатодного пространства второй ступени, направл ют на подпитку исходного потока воды, а поток, отведенный из прианодi ного пространства, - на стадию ионировани  на фильтрах смешанного дейст (Л ви  . С 2. Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что, потоки, направ- )Iё на подпитку исходной воды и воды перед сорбционным фильтром, равнозначны и составл ют каждый 10-20% от общего потока воды.1. METHOD FOR OBTAINING SPECIALLY PURE WATER, including pretreatment with ultrafiltration water and sorption on activated carbon, reverse osmosis treatment and subsequent ionization on mixed filters, characterized in that, with a chain of increasing purification and increasing the duration of the filter cycle, water is ionized before ionization the two-step electrolysis, wherein the stream withdrawn from the primitive space of the first stage is directed to the feed stream before the sorption filter, and the stream From the near-cathode space, to the second stage, then the stream withdrawn from the near-cathode space of the second stage is directed to feed the initial water flow, and the stream withdrawn from the near-anodized space to the ionization stage on the filters of mixed action (L V 2. Method POP.1, characterized in that the streams directed-) I to feed the source water and water before the sorption filter are equivalent and constitute each 10-20% of the total water flow.

Description

Изобретение относитс  к способу получени  особо чистой воды, свобод ной от примесей механического и хим ческого характера, и может найти применение во многих отрасл х промы ленности, таких как электронна , радиотехническа , пищева  и медицина . Известен способ получени  ультра чистой воды путем обработки воды ко агул нтом и окислителем при оптимал ном значении рН г.реды, осветлени  воды, фильтрации с последующим обессоливанкем ионным обменом. Воду пере введением коагул нта и окислител  под вергают Н-катионированию fij . 1.. Недостатком указанного способа  вл етс  низка  степень очистки вод из-за дополнительных загр знений, вносимьк в виде примен емых реагентов , а также сложность в эксплуатации из-за наличи  таких операций, как приготовление и дозирование реагентов . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ полу чени  особо чистой воды Из природных вод, включакщий предварительную обработку воды ультрафильтрацией и сорбцией на активированных угл х, обработку обратным осмосом под давлением 2,1 МПа обработку ультрафиолетовыми лучами и освобождение от бактерий, ионирование на двух ступен х фильтров смешанного действи . При этом вода фильтруетс  через микрофильтры с диаметром пор 3,0 и 0,45( . Однако известный способ не обеспечивает получени  глубоко обессолен ной высокоомной воды ввиду невысокой степени очистки воды перед ионированием . Недостатками способа  вл ютс также небольша  продолжительность фильтроцикла ионообменного фильтра, так как вода подаетс  с повьпиенным солесодержаниему а необходимость час тых регенераций (или замены) сорбционных фильтров,так как природные воды, особенно воды поверхностных водоемов , содержат много веществ органиче кого происхождени  ( мг Oj/л по перманганатной окисл емости). Цель изобретени  - повышение степени очистки и увеличение продолжительности фильтроцикла. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  особо чистой воды, включающему предварительную обработку воды ультрафильтрацией и сорбцией на активированных угл х, обработку обратным осмосом и последующим ионированием на фильтрах смешанного действи , воду перед ионированием подвергают двухступенчатому электролизу, причем поток, отведенный из прианодного пространства первой ступени, направл ют на подпитку потока перед сорбционным фильтром, а поток, отведенный из прикатодного пространства - на вторую ступень злектролиза, после чего поток , отведенный из прикатодного пространства второй ступени, направл ют на подпитку исходного потока воды, а поток, отведенный из прианодного пространства второй ступени - на стадию ионировани  на фильтрах смешанного действи . При зтом потоки, направл емые на подпитку исходной воды и воды перед сорбционным фильтром, равнозначны и составл ют каждый 10-20% от общего потока воды. Способ осуществл ют следующим образом. Природные воды сначала подвергают ультрафильтрации при давлении 0., 10 ,4 МПа и рН 8-9, в процессе чего происходит удаление из потока воды коллоидных частиц, высокомолекул рной органики. Далее воду обрабатывают на сорбционном фипьтре, заполненном активированным углем (АГ-3, сульфоуголь ) при рН 6-7, где наблюдаетс  дополнительный съем низкомолекул рной органики, переход Fe в Fe , частичное извлечение анионов кислот , С1 , ВОГ , НСО ..., ум гчение воды, после чего фильтруют через полупроницаемые обратноосмотические мембраны под давлением 3,0-4,0 МПа ( обратный осмос). Далее воду подвергают двухступенчатому электролизу. Поток, отведенный з прианодного пространства первой тупени (с рН 3), направл ют на подитку потока перед сорбционным фильтом , а поток, отведенный из прикатодого пространства, - на вторую стуень электролиза. Далее поток, отвеенный из прикатодного пространства торой ступени (рН 10), направл ют а подпитку исходной воды, а поток.The invention relates to a process for the production of highly pure water free from mechanical and chemical impurities, and can be used in many industrial fields, such as electronic, radio, food and medicine. A method of obtaining ultrapure water is known by treating water with coagulant and an oxidizing agent at an optimum pH of the medium, clarifying water, filtering it with subsequent desalting by ion exchange. Water by reintroduction of coagulant and oxidant is placed under the H-cationic fij. 1 .. The disadvantage of this method is the low degree of water purification due to additional contaminants, applied in the form of reagents used, as well as difficulty in operation due to the presence of such operations as preparation and dispensing of reagents. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of obtaining highly pure water Of natural waters, including water pretreatment by ultrafiltration and sorption on activated carbons, treatment with reverse osmosis under a pressure of 2.1 MPa, treatment with ultraviolet rays and release from bacteria , ionization at two stages of filters of mixed action. At the same time, water is filtered through microfilters with a pore diameter of 3.0 and 0.45 (. However, the known method does not ensure the production of deep demineralized high-resistance water due to the low degree of water purification before ionization. The shortcomings of the method are also the short duration of the filter-exchange ion-exchange filter water is supplied with water content and the need for frequent regeneration (or replacement) of sorption filters, since natural waters, especially surface waters, contain many organic substances o origin (mg Oj / l for permanganate oxidation). The purpose of the invention is to increase the degree of purification and increase the duration of the filter cycle. The goal is achieved by processing a highly pure water according to the method of obtaining ultrapure water, including pretreatment of activated carbon. reverse osmosis and subsequent ionization on filters of mixed action; water is subjected to two-step electrolysis before ionization, and the flow withdrawn from the near-anode space and the first stage is directed to feed the stream before the sorption filter, and the stream withdrawn from the cathode space to the second electrolysis stage, after which the stream withdrawn from the cathode space of the second stage is directed to feed the source water stream, and the stream withdrawn from the second stage anode space is at the stage of ionization on filters of mixed action. In this case, the flows directed to feed the source water and the water before the sorption filter are equal and constitute each 10-20% of the total water flow. The method is carried out as follows. Natural waters are first subjected to ultrafiltration at a pressure of 0., 10, 4 MPa and a pH of 8-9, during which colloidal particles, high molecular weight organics are removed from the water stream. Then, water is treated on a sorption filter filled with activated carbon (AG-3, sulfonic coal) at pH 6-7, where an additional removal of low molecular weight organic matter, transition of Fe to Fe, partial extraction of acid anions, C1, VOG, HCO ..., is observed water softening, then filtered through semipermeable reverse osmosis membranes under pressure of 3.0-4.0 MPa (reverse osmosis). Next, the water is subjected to two-stage electrolysis. The stream withdrawn from the anode space of the first blunt (with a pH of 3) is directed to the feed stream before the sorption filter, and the stream withdrawn from the near-bottom space is directed to the second electrolysis stage. Next, the stream, separated from the near-cathode space of the second stage (pH 10), is directed to the feed water and the stream.

отведенный из прианодного пространства -второй ступени - на стадию ионировани  на фильтрах смешанного действи .Далее вода фильтруетс  через микрофильтры (размером пор 3,0 и 0,2|ux) и подаетс  потребителю. Часть воды поступает в накопительную емкость, откуда продусмотрена циркул ци  воды через ионообменные фильтры. При этом потоки, направленные на подпитку исходной воды и воды перед сорбционным фильтром, равнозначны и составл ют каждый 10-20% от общего потока воды, что необходимо дл  создани  требуемых рН. Меньше количес.тво этих потоков не позвол ет достичь необходимую степень очистки воды перед ионированием, большее приводит к резкому снижению производительности установки. Ионирование. ведут на фильтрах смешанного действи  при соотношении компонентов шихты (2 ), равном 0,65.retracted from the anode space - the second stage - to the stage of ionization on mixed-action filters. Next, the water is filtered through microfilters (pore size 3.0 and 0.2 | ux) and supplied to the consumer. Part of the water enters the storage tank, from where water is circulated through ion exchange filters. In this case, the streams directed to feed the source water and water before the sorption filter are equivalent and constitute each 10-20% of the total water flow, which is necessary to create the required pH. A smaller number of these streams does not allow to achieve the necessary degree of water purification before ionization, more leads to a sharp decrease in the performance of the installation. Ionization lead on filters of mixed action with a ratio of the components of the charge (2) equal to 0.65.

Пример. Исследовани  провод т на водопроводной воде, имеющей следующие характеристики: Перманганатна  окисл емость , MrOj/л 4,26-7,00 Обща  жесткость, мг-экв./л4,5-5,0Example. The studies were carried out on tap water having the following characteristics: Permanganate oxidability, MrOj / l 4.26-7.00 Total hardness, meq. / L4.5-5.0

Кремний, мг/л 1,80-2,00 .елезо общее, мг/л 3,80-4,00 Сульфат-ионы (), мг/л99,6-100,0Silicon, mg / l 1,80-2,00. General iron, mg / l 3,80-4,00 Sulfate ions (), mg / l 99,6-100,0

Хлорид-ионы (С1 ), мг/л42-45Chloride ions (C1), mg / l42-45

Цветность воды, град 250 Исходную воду подвергают обработке на ультрафильтрационном трубчато фильтрующем разделителе типа БТФР, снабженном полупроницаемой мембраной типа УАМ-100. Давление в аппарате поддерживают 0,4 Ша. Рабоча  поверхность одного блока 0,5 м, рН Среды 8-9. Скорость движени  жидкости над мембраной составл ет v м/с.Water color, hail 250 The initial water is processed on an ultrafiltration tubular filter separator of the BTFR type, equipped with a semipermeable membrane of the type UAM-100. The pressure in the apparatus support 0.4 Sha. The working surface of one block is 0.5 m, pH of the medium is 8-9. The velocity of the fluid above the membrane is v m / s.

Далее воду (фильтрат после ультрафильтрации ) обрабатывают на сорбционном фильтре, загруженном активированным углем (2/3 высоты загрузки АГ-3 и 1/3 - сульфоуголь), на котором происходит дополнительный съем органики, частичное ум гчение воды, извлечение анионов С1, S0| , НСО и переход в Fe.Then water (the filtrate after ultrafiltration) is treated with a sorption filter loaded with activated carbon (2/3 of the AG-3 loading height and 1/3 is a sulfonic coal), on which an additional removal of organic matter occurs, partial water softening, extraction of anions C1, S0 | , NSO and transition in Fe.

После сорбционной очистки воду фильтруют через полупроницаемуюAfter sorption purification, the water is filtered through a semi-permeable

мембрану под давлением 3,0-4,0 МПа на аппарате фильтр-прессового типа, снабженном ацетилцеллюлозными мембранами , рабочий диапазон рН составл ет 5-7.the membrane under pressure of 3.0-4.0 MPa on a filter-type apparatus equipped with cellulose acetate membranes, the working pH range is 5-7.

Далее фильтрат подвергают двухступенчатому электролизу с использованием нерастворимых электродов при Плотности тока i 2,0 А/дм . Поток,Next, the filtrate is subjected to two-step electrolysis using insoluble electrodes at a current density of 2.0 A / dm. Flow,

отведенный из прианодного пространства первой ступени (), направл ют на подпитку потока перед сорбционным фильтром, а поток, отведенный из прикатодного пространства 5 на вторую ступень электролиза. Далее поток, отведенный из прикатодного пространства второй ступени (рН ), направл ют на подпитку исходной воды, а поток, отведенный из прианодногоretracted from the anode space of the first stage (), is directed to feed the stream before the sorption filter, and the stream retracted from the cathode space 5 to the second electrolysis step. Next, the stream withdrawn from the near-cathode space of the second stage (pH) is directed to feed the source water, and the stream withdrawn from the anode

пространства второй ступени, через микрофильтр (размер пор 3,0|Uii) -на ипнирование. Поток, отведенный из прикатодного пространства второй ступени электролиза, насьш;еннь й различ5 ными катионами, имеющий рН 10, направл ют на подпитку исходной воды перед ультрафильтрацией, интенсифициру  процесс осветлени , а именно удалени  органики, а поток, отведенный из прианодного пространства первой ступени, имеющий рН 3, направл ют на подпитку потока воды перед сорбционным фильтром, что позвол ет снизить рН воды до 6-7, т.е. улучшить услови  сорбции органических загр знений на активированных угл х.second stage space, through a microfilter (pore size 3,0 | Uii) is used. The stream withdrawn from the near-cathode space of the second electrolysis stage, completely, with various cations, having a pH of 10, is directed to feed the source water before ultrafiltration, to intensify the process of clarification, namely the removal of organic matter, and the stream withdrawn from the first stage anode space, having a pH of 3, is directed to feed water flow before the sorption filter, which allows to reduce the pH of water to 6-7, i.e. improve the conditions of sorption of organic soils on activated carbons.

Наличие двухступенчатого электролиза позвол ет произвести дополнительный съем солей, загр зн ющих ,в6ды. В результате электролитической обработки воды ее солесодержание снижаетс  на 50%.The presence of a two-step electrolysis allows an additional removal of salts, contaminants, 6s. As a result of the electrolytic treatment of water, its salt content is reduced by 50%.

Ионирование провод т со. скоростью 15-25 м/ч. Высоту загрузки одного фильтра ФСД поддерживают равной 1 м. Шихта ФСД представл ет собой смесь ионитов КУ-2-8 и АВ-17-8, ддт  которых величину IJ | , где h j, -высота сло  катионита; h - высота сло  анионита до их смешени , измен ют от 0,5 до 0,8. При этом диаметр зерен катионита составл ет 0,7 мм, а анионита 0,5 мм.The ionization is carried out with. speed of 15-25 m / h. The loading height of one filter of FSD is maintained at 1 m. The charge of FSD is a mixture of ion exchangers KU-2-8 and AB-17-8, ddt of which the value IJ | where h j is the height of the cation exchanger layer; h is the height of the anion exchange layer before they are mixed, varying from 0.5 to 0.8. The grain diameter of the cation exchanger is 0.7 mm, and the anion exchanger 0.5 mm.

В результате обработки удельное 5 сопротивление воды составл етAs a result of treatment, the specific water resistance is 5

20 МОм-см, а продолжительность фильтроцикла 220-230 ч. При обработке воды по известному способу удельное.20 MOhm-cm, and the duration of the filter cycle is 220-230 hours. When water is treated by a known method, it is specific.

S1125203«S1125203 "

сопротивление воды равно 18 ,.очистки по сравнению с прототипом наwater resistance is 18,. cleaning compared with the prototype on

а продолхите ьность фипьтроцикла11% и увеличить вдвое продолжительcontinue the continuity of the phytocycle 11% and double the length

113 ч.ность фильтроцикла. Экономический113 part of the filter cycle. Economic

Таким образом, предлагаемый способэффект от использовани  изобретени Thus, the proposed method of using the invention

получеви  особо чистой воды из природ- Sсоставит 40 тыс. руб. в год по сравньк вод позвол ет повысить степеньнению с прототипом.Receiving highly pure water from nature - will amount to 40 thousand rubles. per year, the comparison of water makes it possible to increase the ratio with the prototype.

Claims (2)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОСОБО ЧИСТОЙ ВОДЫ, включающий предварительную обработку'воды ультрафильтрацией и сорбцией на активированных углях, обработку обратным осмосом и последующим ионированием на фильтрах смешанного действия, отли чающийся тем, что, с целью повышения степени очистки и увеличения продолжительности фильтроцикла, воду перед ионированием подвергают двухступенчатому электролизу, при этом поток, отведенный из прианодного пространства первой ступени, направляют на подпитку потока перед сорбционным фильтром, а поток, отведенный из прикатодного пространства - на вторую ступень, после чего поток, отведенный из прикатодного пространства второй ступени, направляют на подпитку исходного потока воды, а поток, отведенный из прианодного пространства, - на стадию иони- § рования на фильтрах смешанного действия .1. METHOD FOR PRODUCING PURE PURE WATER, including pretreatment of water with ultrafiltration and sorption on activated carbon, reverse osmosis and subsequent ionization on mixed filters, characterized in that, in order to increase the degree of purification and increase the duration of the filter cycle, water before ionization subjected to a two-stage electrolysis, while the flow diverted from the anode space of the first stage is directed to feed the flow before the sorption filter, and the flow diverted from the cathode space — to the second stage, after which the stream diverted from the cathode space of the second stage is directed to feed the initial water stream, and the stream diverted from the anode space — to the stage of ionization on mixed filters. аa 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, потоки, направляете на подпитку исходной воды и воды перед сорбционным фильтром, равнозначны и составляют каждый 10-20% от общего потока воды.2. The method according to claim 1, characterized in that the flows are directed to feed the source water and water in front of the sorption filter, are equivalent and each 10-20% of the total water flow. 1-1252031-125203