आयन एक्सचेंजर्स ठोस, अघुलनशील पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स, प्राकृतिक या कृत्रिम (सिंथेटिक) सामग्री हैं जो व्यापक रूप से जल शोधन प्रक्रियाओं के लिए उपयोग की जाती हैं: कैल्शियम और मैग्नीशियम के उद्धरण (नरम), कार्बनिक एसिड आयनों, डिमिनरलाइजेशन और कुछ अन्य विशेष अनुप्रयोगों से।

रासायनिक प्रकृति से, आयन एक्सचेंजर्स अकार्बनिक (खनिज) और कार्बनिक होते हैं।

सबसे विशिष्ट प्राकृतिक अकार्बनिक आयन एक्सचेंजर्स हैं जिओलाइट्स. क्ले, अभ्रक, ग्रेफाइट ऑक्साइड, टाइटेनियम के पॉलीएसिड के लवण, वैनेडियम और कई अन्य यौगिकों को भी आयन एक्सचेंजर्स के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

आयन एक्सचेंज रेजिन

कृत्रिम, कृत्रिम रूप से प्राप्त आयन एक्सचेंजर्स कहलाते हैं आयन एक्सचेंज रेजिन.

आयन एक्सचेंज रेजिन उच्च आणविक भार क्रॉस-लिंक्ड यौगिक होते हैं जो एक बहुलक मैट्रिक्स बनाते हैं जिसमें कार्यात्मक समूहअम्लीय या मूल प्रकार जो पानी में अलग हो जाते हैं या आयनित करने में सक्षम होते हैं।

• एसिड प्रकार के कार्यात्मक समूह हैं: -COOH; -एसओ 3 एच; -आरओ 4 एच 2, आदि।
• मुख्य प्रकार के कार्यात्मक समूह हैं: N; = एनएच; -एनएच 2; -एनआर 3+ आदि।

उपस्थिति में, आयन-एक्सचेंज रेजिन 0.3 से 2.0 मिमी (0.5..0.8 मिमी के भीतर मूल आकार) के व्यास के साथ गोलाकार सामग्री होते हैं, लगभग बेरंग से पीले-भूरे रंग तक, एक नियम के रूप में, थोड़ा एक साथ फंस जाते हैं ( क्योंकि गीला)।

संरचना के अनुसार, आयन-एक्सचेंज रेजिन में एक जेल, मैक्रोपोरस और मध्यवर्ती संरचना हो सकती है, जो बहुलक अणुओं के क्रॉस-लिंकिंग की डिग्री से निर्धारित होती है। जेलआयन एक्सचेंज रेजिन में केवल गीला (सूजन) होने पर आयन एक्सचेंज करने की क्षमता होती है क्योंकि इसमें वास्तविक सरंध्रता का अभाव होता है। मैक्रोपोरसआयन-विनिमय राल एक विकसित सतह के साथ छिद्रों की उपस्थिति की विशेषता है, इसलिए यह सूजन और सूजन नहीं अवस्था में आयन विनिमय करने में सक्षम है।

आयन-विनिमय राल, आयनों एक्सचेंजर और कटियन एक्सचेंजर का अनाज आरेख, सामान्य शब्दों में, इस तरह दिखता है:

1. बहुलक मैट्रिक्स
2. बहुलक मैट्रिक्स के आयनिक कार्यात्मक समूह
3. काउंटरियन्स

ऊपर वर्णित कार्यात्मक समूह भंग पदार्थों (अशुद्धियों - पानी के संबंध में) के आयनों के साथ आयन विनिमय प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम हैं। यदि आयन एक्सचेंज रेजिन के मैट्रिक्स को आर के रूप में नामित किया गया है, तो ऐसे एक्सचेंज की प्रतिक्रिया इस तरह दिखती है:

ए) आर - - एच + + ना + + सीएल - → आर - - ना + + एच + + सीएल -

बी) आर + - ओएच - + ना + + सीएल - → आर + - सीएल - + ना + + ओएच -

इस तरह की प्रतिक्रिया के अनुसार, कठोरता वाले लवण, लोहा और मैंगनीज आयनों के धनायनों का आसानी से आदान-प्रदान किया जाता है।

उपरोक्त प्रतिक्रियाओं से यह देखा जा सकता है कि आयन एक्सचेंज रेजिन केशन (ए) का आदान-प्रदान कर सकते हैं - इस मामले में उन्हें कटियन एक्सचेंजर्स कहा जाता है, या एक्सचेंज आयनों (बी) - इस मामले में उन्हें आयन एक्सचेंजर्स कहा जाता है। आयन-विनिमय रेजिन पर संकेतित आयन-विनिमय प्रतिक्रियाओं के अलावा, जटिल गठन और रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं, साथ ही साथ भौतिक शर्बत संभव है।

आयन-विनिमय रेजिन के सोखने के गुण न केवल कार्यात्मक समूहों की प्रकृति से निर्धारित होते हैं, बल्कि उपचारित पानी की अम्लता (पीएच मान) से भी निर्धारित होते हैं।

आयन एक्सचेंज रेजिन का वर्गीकरण

आयन एक्सचेंज राल की बहुलक श्रृंखला में पेश किए गए कार्यात्मक समूहों के आधार पर, ये हैं:

• -एसओ 3 एच - जोरदार अम्लीय कटियन एक्सचेंजर,
• -COOH - कमजोर अम्लीय कटियन एक्सचेंजर।

एक जोरदार एसिड कटियन एक्सचेंजर सभी संभव पीएच मानों पर समाधान में किसी भी हद तक पृथक्करण के उद्धरणों का आदान-प्रदान करता है। एक कमजोर अम्लीय कटियन एक्सचेंजर पीएच> 5 पर एसिड समाधान से उद्धरणों का आदान-प्रदान करता है।

• -एनएच 2, \u003d एनएच, N - कमजोर बुनियादी आयनों एक्सचेंजर,
• -NR 3 + Hal - - दृढ़ता से बुनियादी आयनों एक्सचेंज राल।

एक मजबूत आधार आयन सभी संभव पीएच मानों पर समाधान में किसी भी हद तक पृथक्करण के आयनों का आदान-प्रदान करता है। एक कमजोर बुनियादी आयन एक्सचेंजर पीएच मान पर क्षार समाधान से आयनों का आदान-प्रदान करता है<8..9.

आयन एक्सचेंजर्स और आयन एक्सचेंज रेजिन के लक्षण

आयन एक्सचेंजर्स की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं:

• कुल (कुल) विनिमय क्षमता- यह इलेक्ट्रोलाइट समाधान के साथ संतुलन में आयन एक्सचेंजर के द्रव्यमान या आयतन की एक इकाई द्वारा अवशोषित पदार्थ के आयनों के मिलीग्राम-समतुल्य (मिलीग्राम-समतुल्य) की अधिकतम संख्या है,
• गतिशील (कार्यशील) विनिमय क्षमता- यह आयन एक्सचेंजर की एक परत के माध्यम से समाधान निस्पंदन की शर्तों के तहत द्रव्यमान या आयतन की एक इकाई द्वारा अवशोषित आयनों की अधिकतम संख्या है जब तक कि आयन छानने में "रिसाव" नहीं करते।

अधिकांश आयन-विनिमय रेजिन की कुल विनिमय क्षमता का मान 2.5 meq/g (1..2.5 g-eq/dm3) की सीमा में है। विनिमय क्षमता निर्धारित करने की प्रक्रिया मानकीकृत है।

गतिशील (कार्यशील) विनिमय क्षमता हमेशा स्थिर से कम होती है क्योंकि यह निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है:

• आयन एक्सचेंज राल की प्रकृति,
• इसकी ग्रैनुलोमेट्रिक संरचना,
• स्रोत के पानी की गुणवत्ता, और निर्भरता न केवल फंसे हुए आयनों की कुल संख्या से, बल्कि एक दूसरे के साथ उनके अनुपात से भी निर्धारित होती है, स्रोत पानी में लोहे, मैंगनीज, कार्बनिक अशुद्धियों की उपस्थिति,
• स्रोत के पानी का पीएच मान, उसका तापमान और पुनर्जनन समाधान का तापमान,
• आयन एक्सचेंजर परत के माध्यम से शुद्ध पानी के पारित होने की एकरूपता,
• पुनर्योजी की प्रकृति, इसकी शुद्धता, एकाग्रता, विशिष्ट खपत,
• आयन-विनिमय राल के माध्यम से छानने के बाद परिणामी पानी की गुणवत्ता के आवश्यक संकेतक,
• आयन एक्सचेंजर परत की ऊंचाई, काम करने की गति, पुनर्जनन और ढीला निस्पंदन,
• धोने के पानी की विशिष्ट खपत,
• निस्पंदन क्षेत्र (फिल्टर के क्षैतिज खंड का क्षेत्र),
• पुनर्जनन समाधान के लिए जटिल एजेंटों और अन्य कारकों को जोड़ना।

कुछ फिल्टर सामग्री ( आयन एक्सचेंजर्स) समान मात्रा में धनायन एक्सचेंजर आयनों के बदले में पानी से सकारात्मक आयनों (धनायनों) को अवशोषित करने में सक्षम हैं।

धनायन द्वारा पानी का नरम होना आयन एक्सचेंज (आयन एक्सचेंज टेक्नोलॉजीज) की घटना पर आधारित है, जिसका सार आयन एक्सचेंज फिल्टर सामग्री (आयन एक्सचेंजर्स - कटियन एक्सचेंजर्स) की बराबर मात्रा के बदले पानी से सकारात्मक आयनों को अवशोषित करने की क्षमता है। कटियन एक्सचेंजर आयन।

कटियन एक्सचेंजर का मुख्य ऑपरेटिंग पैरामीटर आयन एक्सचेंजर की विनिमय क्षमता है, जो कि फिल्टर चक्र के दौरान केशन एक्सचेंजर द्वारा एक्सचेंज किए जा सकने वाले उद्धरणों की संख्या से निर्धारित होता है। विनिमय क्षमता को पानी में रहने के बाद सूजी हुई (कार्यशील) अवस्था में एक कटियन एक्सचेंजर के प्रति 1 मीटर 3 प्रतिधारित धनायनों के ग्राम समकक्ष में मापा जाता है, i. जिस राज्य में कटियन एक्सचेंजरछानने में है।

कटियन एक्सचेंजर की एक पूर्ण और कार्यशील (गतिशील) विनिमय क्षमता होती है। कटियन एक्सचेंजर की कुल विनिमय क्षमता कैल्शियम सीए +2 और मैग्नीशियम एमजी +2 केशन की मात्रा है जो काम करने की स्थिति में 1 मीटर 3 केशन एक्सचेंजर को पकड़ सकती है जब तक कि छानना की कठोरता की तुलना स्रोत पानी की कठोरता से नहीं की जाती है। . कटियन एक्सचेंजर की कार्यशील विनिमय क्षमता Ca +2 और Mg +2 धनायनों की मात्रा है जो कि कटियन एक्सचेंजर के 1m 3 को तब तक बनाए रखती है जब तक कि कठोरता नमक के अंशों को छानना में "सफलता" नहीं मिल जाती।

फिल्टर में लोड किए गए कटियन एक्सचेंजर की पूरी मात्रा से संबंधित विनिमय क्षमता को पानी सॉफ़्नर फिल्टर की अवशोषण क्षमता कहा जाता है।

सॉफ़्नर में, उपचारित पानी ऊपर से नीचे तक कटियन एक्सचेंजर परत से होकर गुजरता है। उसी समय, फ़िल्टरिंग परत की एक निश्चित गहराई पर, पानी का अधिकतम नरम होना (कठोरता लवण से) होता है। कटियन एक्सचेंजर की परत जो भाग लेती है पानी नरम करना, को सॉफ्टनिंग ज़ोन (केशन एक्सचेंजर की कार्यशील परत) कहा जाता है। पानी के और नरम होने के साथ, कटियन एक्सचेंजर की ऊपरी परतें समाप्त हो जाती हैं और अपनी आयन-विनिमय क्षमता खो देती हैं। कटियन एक्सचेंजर की निचली परतें आयन एक्सचेंज में प्रवेश करती हैं और नरम क्षेत्र धीरे-धीरे उतरता है। कुछ समय बाद, तीन क्षेत्र देखे जाते हैं: कार्यशील, समाप्त और ताजा कटियन एक्सचेंजर। छानने की कठोरता तब तक स्थिर रहेगी जब तक कि नरम क्षेत्र की निचली सीमा कटियन एक्सचेंजर की निचली परत के साथ मेल नहीं खाती। संयोजन के क्षण में, Ca +2 और Mg +2 उद्धरणों का "रिसाव" और अवशिष्ट कठोरता में वृद्धि तब तक शुरू होती है जब तक कि यह मूल पानी की कठोरता के बराबर न हो जाए, जो कि कटियन एक्सचेंजर की पूर्ण कमी को इंगित करता है।

जल मृदुकरण प्रणाली () के ऑपरेटिंग पैरामीटर सूत्रों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं:

ई पी \u003d क्यूЖ और (जी-इक्विव / एम 3)
ई पी \u003d ई पी वी के,
वी से = आह से
ई पी \u003d क्यूЖ और / आह से
क्यू \u003d वी से एटी से \u003d ई पी आह से / एफ और
T से \u003d e p h से / v से Zh और।

कहाँ पे:
ई पी - कटियन एक्सचेंजर की कार्य क्षमता, meq / m 3
वी टू - सूजे हुए राज्य में सॉफ़्नर में लोड किए गए कटियन एक्सचेंजर की मात्रा, एम 3
एच के - कटियन एक्सचेंजर परत की ऊंचाई, एम
डब्ल्यू और - स्रोत पानी की कठोरता, जी-ईक्यू / एम 3
क्यू - नरम पानी की मात्रा, मी 3
ए - पानी सॉफ़्नर फ़िल्टर का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र, एम 2
v से - cationite फ़िल्टर में पानी छानने की दर
टी से - पानी सॉफ़्नर की अवधि (अंतर-पुनर्जनन अवधि)

परिचय

आयनों एक्सचेंज राल की कुल विनिमय क्षमता स्थिर या गतिशील स्थितियों के तहत एचसीएल या एच 2 एसओ 4 के समाधान के साथ इसके तटस्थता द्वारा निर्धारित की जाती है और प्रति 1 ग्राम सूखे या सूजन वाले आयनों एक्सचेंज राल के समकक्षों में व्यक्त की जाती है।

आयनों विनिमय प्रतिक्रियाओं / ए-आयन एक्सचेंज राल / का रूप है:

ए / ओएच / + एच / सीएल = ए ओएच। सीएल + एचओ;

ए / ओएच / + एच / एसओ = ए.एसओ +2एचओ।

विनिमय क्षमता के अलावा, आयनों एक्सचेंजर उपयुक्तता के मुख्य संकेतकों में शामिल हैं: मलिनकिरण, सूजन की डिग्री, उम्र बढ़ने की क्षमता, पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशीलता, पुनर्जनन में आसानी, थर्मल और यांत्रिक शक्ति।

चीनी उद्योग में प्रयुक्त विभिन्न ग्रेड के आयनों एक्सचेंजर्स की कुल विनिमय क्षमता 1-10 meq/g हो सकती है। चीनी के घोल को ब्लीच करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले घरेलू मैक्रोपोरस आयन एक्सचेंज रेजिन AV-17-2P की कुल विनिमय क्षमता 0.1 N है। एचसीएल समाधान 3.8 मिलीग्राम-ईक्यू / जी, और 0.1 एन। NaCl समाधान 3.4 मिलीग्राम-ईक्यू/जी ।

विश्लेषण का उद्देश्य - चीनी के घोल के रंग बदलने के लिए आयन एक्सचेंज रेजिन की गुणवत्ता का मूल्यांकन करें।

विश्लेषण विधि का सिद्धांत आयनों एक्सचेंजर द्वारा अवशोषित नहीं 0.1 एन एसिड समाधान के अनुमापन पर आधारित है। NaOH विलयन।

अभिकर्मकों:

0.1 एन एचसीएल और NaOH समाधान।

उपकरण और सामग्री:

18 मिमी के व्यास के साथ एक कांच का स्तंभ, 250 मिमी की ऊंचाई, निचले हिस्से में एक अंत के साथ, जिस पर एक स्क्रू क्लैंप के साथ एक रबर ट्यूब लगाई जाती है;

कांच कीप;

500 सेमी 3 के लिए बड़ा कुप्पी;

अनुमापन के लिए ब्यूरेट;

बीकर;

आयनों विनिमय राल।

परिभाषा प्रगति

OH - रूप में विश्लेषण के लिए तैयार किए गए आयनों एक्सचेंजर के 10 ग्राम को पानी के साथ एक गिलास स्तंभ में 18 मिमी के व्यास के साथ नीचे एक ग्लास ऊन झाड़ू के साथ स्थानांतरित किया जाता है, और अतिरिक्त पानी एक रबर ट्यूब के माध्यम से एक स्क्रू क्लैंप के साथ निकाला जाता है।

उसके बाद, 0.1 n का 400 सेमी 3। एचसीएल समाधान, आयनों एक्सचेंजर परत के ऊपर समाधान के स्तर को 1 सेमी के बराबर बनाए रखता है। फिर इसे पानी के साथ आयनों एक्सचेंजर की मात्रा के दोगुने से धोया जाता है। छानना और धुलाई को एक बड़े फ्लास्क में एकत्र किया जाता है और 500 सेमी 3 की मात्रा में लाया जाता है। 50 सेमी 3 के गिलास में कुल आयतन से चयनित और 0.1 एन के साथ शीर्षक। NaOH विलयन।

गणना:

1. तुलनीय परिणाम प्राप्त करने के लिए, आयनों एक्सचेंजर की विनिमय क्षमता उसी तरह व्यक्त की जाती है जैसे सूखे आयन एक्सचेंजर के एमजी-ईक्यू / जी के संदर्भ में कटियन एक्सचेंजर।

इसलिए, यदि 1 ग्राम बिल्कुल शुष्क आयन एक्सचेंजर अवशोषित करता है

सेमी 3 0.1 एन। एचसीएल समाधान, और इस समाधान के 1 सेमी 3 में 0.1 मिलीग्राम-ईक्यू / जी होता है, फिर आयनों एक्सचेंज राल ई ए की कुल विनिमय क्षमता की गणना सूत्र से की जा सकती है

,

कहाँ पे ई ए- आयनों एक्सचेंजर की कुल विनिमय क्षमता, बिल्कुल शुष्क आयन एक्सचेंजर की mg-eq/g;

ए- अनुमापन के लिए एकत्रित छानने की मात्रा, सेमी 3 ;

वी ओ - 0.1 एन की मात्रा। आयनों एक्सचेंजर के माध्यम से पारित एचसीएल समाधान, सेमी 3;

वीबी- छानने की कुल मात्रा, सेमी 3 ;

जी- इसकी क्षमता, जी निर्धारित करने के लिए ली गई शुष्क आयन एक्सचेंज राल की मात्रा;

वूआयोनाइट की नमी सामग्री है,%। 95-100˚С पर 3 घंटे के लिए सुखाने से निर्धारित।

2. आयनों एक्सचेंजर की क्षमता को एचसीएल के प्रतिशत के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है। इस मामले में, इस तथ्य को ध्यान में रखें कि 1 सेमी 3 0.1 एन। एचसीएल समाधान में 0.0036 ग्राम एचसीएल होता है, ई की गणना सूत्र के अनुसार की जाती है

6.3. आयन एक्सचेंज रेजिन का पुनर्जनन

परिचय

कार्य चक्र में खर्च किए गए आयन-विनिमय रेजिन को पानी से धोए जाने के बाद पुनर्जनन (पुनर्प्राप्ति) के अधीन किया जाता है।

एचसीएल और एचएसओ के कमजोर समाधान के साथ कटियन एक्सचेंजर्स कम हो जाते हैं

के.ना + एच / एसओ = केएच + ना / एसओ;

केएनए + एचसीएल = केएच + NaCl।

आयनों एक्सचेंजर्स की कमी के लिए, NaOH, KOH, NaCl, आदि के कमजोर समाधान का उपयोग किया जाता है।

A.OH.Cl + Na /OH = A./OH/ + Na /Cl।

पुनर्जनन चक्र के अंत में, कटियन एक्सचेंजर से पुनर्जनन की अम्लता या आयनों एक्सचेंजर से पुनर्जनन की क्षारीयता को पुनर्जनन समाधानों की अम्लता और क्षारीयता तक पहुंचना चाहिए। उत्थान का अंत अनुमापन द्वारा निर्धारित किया जाता है।

विश्लेषण का उद्देश्य - आयन एक्सचेंजर्स की विनिमय क्षमता बहाल करें।

विश्लेषण विधि का सिद्धांत एक कटियन एक्सचेंजर 0.1 एन से पुनर्जनन समाधान के अनुमापन के आधार पर। NaOH समाधान, और आयनों एक्सचेंजर से - 0.1 एन। एचसीएल समाधान।

अभिकर्मक:

5% एचसीएल समाधान;

4% NaOH समाधान;

0.1 एन NaOH समाधान;

0.1 एन एचसीएल समाधान।

उपकरण और सामग्री:

कटियन एक्सचेंज राल और आयनों एक्सचेंज राल के साथ ग्लास कॉलम।

परिभाषा प्रगति

राल को पानी से धोने के बाद, स्तंभों में पुनर्जनन किया जाता है: कटियन एक्सचेंजर - 5% एचसीएल समाधान के साथ, और आयनों एक्सचेंजर - 4% NaOH समाधान के साथ, उन्हें 20 सेमी 3 / मिनट की दर से पारित करना।

कटियन एक्सचेंजर के उत्थान का अंत इसके पुनर्जनन समाधानों के 0.1 एन के साथ अनुमापन द्वारा स्थापित किया गया है। NaOH समाधान, और एक आयन एक्सचेंजर - 0.1 एन। एचसीएल समाधान।

पुनर्जनन के बाद, एक तटस्थ या थोड़ा अम्लीय प्रतिक्रिया तक, और आयनों एक्सचेंजर - एक तटस्थ या थोड़ा क्षारीय प्रतिक्रिया तक केशन एक्सचेंजर को पानी से धोया जाता है।

परीक्षण प्रश्न

1. आयन एक्सचेंज क्या है?

2. आयन एक्सचेंज रेजिन क्या हैं?

3. चीनी उत्पादन में कौन से आयन एक्सचेंज रेजिन का उपयोग किया जाता है?

4. आयन एक्सचेंजर्स की स्थिर और गतिशील विनिमय क्षमता के बारे में बताएं?

5. आयन एक्सचेंजर्स की कुल विनिमय क्षमता क्या निर्धारित करती है?

6. कुल विनिमय क्षमता किन इकाइयों में व्यक्त की जाती है?

7. चीनी उत्पादन में आयन एक्सचेंजर्स का उपयोग करने का उद्देश्य क्या है?

8. आयन एक्सचेंजर्स की कुल विनिमय क्षमता का निर्धारण किस सिद्धांत पर आधारित है?

9. आयन एक्सचेंज रेजिन को पुन: उत्पन्न क्यों किया जाता है?

10. आयन एक्सचेंजर्स का पुनर्जनन किस सिद्धांत पर आधारित है?

11. आयन एक्सचेंजर पुनर्जनन प्रक्रिया का अंत कैसे निर्धारित किया जाता है?

लैब #7

चीनी उत्पादन का अपशिष्ट जल विश्लेषण

परिचय

खाद्य उद्योग में, चीनी कारखानों द्वारा सबसे अधिक मात्रा में पानी की खपत की जाती है। यदि चुकंदर के पौधे की जरूरतों के लिए प्राकृतिक जलाशयों से केवल शुद्ध पानी का उपयोग किया जाता है, तो अपशिष्ट जल का एक हिस्सा उत्पादन में वापस नहीं किया जाता है, तो औद्योगिक (ताजे) पानी की कुल खपत बीट के वजन से 1200-1500% होगी। चुकंदर के वजन से ताजे पानी की खपत को 150-250% तक कम करना संभव है, बशर्ते कि चीनी संयंत्र के कई क्षेत्रों में परिसंचारी जल आपूर्ति योजना के अनुसार अपशिष्ट जल का उपयोग किया जाए। आर्टिसियन पानी का उपयोग केवल दानेदार चीनी को सेंट्रीफ्यूज में धोने के लिए, मैसेक्यूइट क्रिस्टलीकरण को पंप करने और कारखाने की प्रयोगशाला की जरूरतों के लिए किया जाता है।

चीनी कारखानों के अपशिष्ट (अपशिष्ट) जल उनकी भौतिक और रासायनिक संरचना, प्रदूषण की डिग्री और आवश्यक शुद्धिकरण की विधि में विविध हैं। प्रदूषण की डिग्री के हिसाब से इन्हें तीन कैटेगरी में बांटा गया है। प्रत्येक श्रेणी को दो उपसमूहों में बांटा गया है: ए और बी, जिनमें से उपसमूह ए का पानी उपसमूह बी की तुलना में गुणवत्ता में बेहतर है।

चीनी उत्पादन से अपशिष्ट जल में बड़ी मात्रा में कार्बनिक पदार्थ होते हैं, और प्राकृतिक परिस्थितियों में उनका उपचार कुछ कठिनाइयों से जुड़ा होता है, इसके लिए महत्वपूर्ण भूमि क्षेत्रों की आवश्यकता होती है और पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है। हाल के वर्षों में, कई जैविक उपचार विधियों और उनके कार्यान्वयन के लिए उपयुक्त उपकरण विकसित किए गए हैं। वर्तमान में प्रस्तावित शुद्धिकरण विधियां मुख्य रूप से चीनी और स्टार्च कारखानों से सीवेज अशुद्धियों के अपघटन के लिए अवायवीय और एरोबिक प्रक्रियाओं पर आधारित हैं।

आधुनिक अपशिष्ट जल उपचार तकनीक में यांत्रिक, अवायवीय और एरोबिक विधियों द्वारा उनमें निहित अशुद्धियों का क्रमिक पृथक्करण होता है। साथ ही, अपशिष्ट जल उपचार प्रौद्योगिकी में अवायवीय विधि एक नई प्रक्रिया है। एनारोबिक शुद्धिकरण प्रक्रिया को इसके कार्यान्वयन के लिए 36-38 0 की सीमा में तापमान बनाए रखने की आवश्यकता होती है, जो अतिरिक्त गर्मी खपत से जुड़ा होता है। व्यापक एरोबिक विधि से इसका अंतर मुख्य रूप से बायोस्लज की न्यूनतम वृद्धि और कार्बोहाइड्रेट युक्त अशुद्धियों के बायोगैस में रूपांतरण में निहित है, जिसका मुख्य घटक मीथेन है।

एरोबिक प्रक्रिया

सी 6 एच 12 ओ 6 + ओ 2 ---- सीओ 2 + एच 2 ओ + बायोप्रेसीपिटेट + हीट (6360 केजे)।

अवायवीय प्रक्रिया

सी 6 एच 12 ओ 6 ---- सीएच 4 + सीओ 2 + बायोप्रेसीपिटेट + हीट (0.38 केजे)।

शुद्धिकरण प्रक्रियाओं में प्रयुक्त रिएक्टरों के प्रकार के अनुसार अवायवीय विधियों को चार मुख्य समूहों में विभाजित किया गया है:

बायोस्लज (सक्रिय कीचड़) के पुनरावर्तन के साथ:

अवायवीय तलछट की एक परत और इसके आंतरिक अवसादन के साथ;

बायोस्लज के लिए अक्रिय फिलर्स के साथ;

विशेष।

अवायवीय उपचार के अधीन अपशिष्ट जल में यथासंभव कम यांत्रिक अशुद्धियाँ और पदार्थ होने चाहिए जो मेथेनोजेनिक प्रक्रिया को रोकते हैं। उनमें एक हाइड्रोलिसिस-एसिड चरण गुजरना चाहिए, और इसके अलावा, अपशिष्ट जल का एक निश्चित पीएच मान और 36-38 0 की सीमा में तापमान होना चाहिए।

ऐसा माना जाता है कि 1.2-2.0 g/dm 3 BOD 5 (जैविक ऑक्सीजन की मांग) से अधिक प्रदूषण वाले अपशिष्ट जल के लिए अवायवीय उपचार पद्धति आर्थिक रूप से फायदेमंद है। प्रदूषण की ऊपरी सीमा सीमित नहीं है। यह 100 ग्राम/डीएम 3 सीओडी (रासायनिक ऑक्सीजन मांग) के बराबर हो सकता है।

इसमे शामिल है:

ए) 30 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान वाले पंपों और अन्य प्रतिष्ठानों से, प्रेशर टैंक से अतिरिक्त ताजे पानी, मैसेक्यूइट मिक्सर में मैसेक्यूइट के ठंडा होने से। इन पानी को उत्पादन में वापस करने के लिए उपचार की आवश्यकता नहीं होती है;

बी) बैरोमेट्रिक, अमोनिया और अन्य 30 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान के साथ। इन पानी को वापस करने के लिए प्री-कूलिंग और वातन की आवश्यकता होती है।

अपशिष्ट जल श्रेणी II . के लिएहाइड्रोलिक कन्वेयर और बीट वाशर से कन्वेयर-वॉशिंग पानी शामिल करें। उत्पादन में इन पानी के पुन: उपयोग के लिए, विशेष बसने वाले टैंकों में बसने से उनकी प्रारंभिक यांत्रिक शुद्धि की आवश्यकता होती है।

अपशिष्ट जल श्रेणी III . के लिएइसमें शामिल हैं: खोई का पानी, इसका कीचड़, लेवर का पानी, कन्वेयर-वॉशिंग पानी का तलछट, तरल निस्पंदन तलछट, घरेलू, मल और अन्य हानिकारक पानी। श्रेणी III जल उपचार के लिए उपयुक्त अवसादन टैंकों और निस्पंदन क्षेत्रों में जैविक और संयुक्त उपचार विधियों की आवश्यकता होती है।

मौजूदा चीनी कारखानों में, जल संतुलन के निम्नलिखित मुख्य संकेतक (बीट्स के वजन से%) को आधार के रूप में लिया जाता है: जलाशय से ताजे पानी का सेवन - 164; श्रेणी I - 898 के पुनर्नवीनीकरण जल की संख्या; द्वितीय श्रेणी -862; श्रेणी III - 170 या 110 का अपशिष्ट जल, बशर्ते कि कन्वेयर-वाशिंग कीचड़ का निलंबन ऊर्ध्वाधर बसने वाले टैंक-मोटे Sh1-POS-3 में बसा हो और डिकैनेट को श्रेणी II जल पुनर्चक्रण सर्किट में वापस कर दिया जाए।

नवनिर्मित चुकंदर कारखानों के लिए, उत्पादन की जरूरतों के लिए ताजे पानी की खपत बीट के वजन से 80% से अधिक नहीं होनी चाहिए, और प्राकृतिक जल निकायों में छोड़े गए उपचारित औद्योगिक अपशिष्ट जल की मात्रा बीट के वजन से 75% से अधिक नहीं होनी चाहिए।

औद्योगिक और अपशिष्ट जल की गुणवत्ता, उनके तापमान, रंग, गंध, पारदर्शिता, तलछट विशेषताओं, निलंबित ठोस सामग्री, शुष्क अवशेष, पीएच, कुल क्षारीयता (अम्लता), ऑक्सीकरण, जैव रासायनिक ऑक्सीजन मांग (बीओडी), रासायनिक ऑक्सीजन मांग का विश्लेषण करते समय ( सीओडी) निर्धारित कर रहे हैं, अमोनिया, नाइट्रेट्स, क्लोराइड और अन्य संकेतकों की एकाग्रता।

उद्देश्य - औद्योगिक (ताजा) और अपशिष्ट जल के गुणवत्ता नियंत्रण के तरीकों में महारत हासिल करें।

प्रकृति में होने वाली और व्यवहार में की जाने वाली प्रक्रियाओं की एक महत्वपूर्ण संख्या आयन-विनिमय प्रक्रियाएं हैं। आयन एक्सचेंज मिट्टी और जानवरों और पौधों के जीवों में तत्वों के प्रवास को रेखांकित करता है। उद्योग में, इसका उपयोग पदार्थों के पृथक्करण और उत्पादन, पानी के विलवणीकरण, अपशिष्ट जल उपचार, समाधानों की एकाग्रता आदि के लिए किया जाता है। आयन एक्सचेंज एक सजातीय समाधान और एक विषम प्रणाली दोनों में हो सकता है। इस मामले में, के तहत आयन विनिमयउस विषम प्रक्रिया को समझ सकेंगे जिसके द्वारा विलयन में आयनों के बीच और एक ठोस अवस्था में विनिमय होता है, जिसे कहा जाता है आयन एक्सचेंजर या आयन एक्सचेंजर. आयन एक्सचेंजर विलयन से आयनों को सोखता है और बदले में उन आयनों को देता है जो इसकी संरचना का हिस्सा हैं।

3.5.1. आयन एक्सचेंजर्स का वर्गीकरण और भौतिक-रासायनिक गुण

आयन एक्सचेंज सॉर्बेंट्स, आयन एक्सचेंजर्सपॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स हैं जो से बने होते हैं मैट्रिक्स- सक्रिय के साथ परमाणुओं या अणुओं (उच्च-आणविक श्रृंखला) के स्थिर समूह आयनिक समूहपरमाणु जो इसकी आयन विनिमय क्षमता प्रदान करते हैं। आयनिक समूह, बदले में, रासायनिक अंतःक्रियात्मक बलों द्वारा मैट्रिक्स से बंधे हुए स्थिर आयनों से बने होते हैं, और विपरीत आवेश वाले मोबाइल आयनों की एक समान संख्या - काउंटरियन्स. काउंटर एक एकाग्रता ढाल की कार्रवाई के तहत आगे बढ़ने में सक्षम हैं और समान चार्ज वाले समाधान से आयनों के लिए आदान-प्रदान किया जा सकता है। सिस्टम में आयन एक्सचेंजर - इलेक्ट्रोलाइट समाधान, एक्सचेंजिंग आयनों के वितरण के साथ, विलायक अणुओं के इन चरणों के बीच एक पुनर्वितरण भी होता है। विलायक के साथ, की एक निश्चित मात्रा कॉयन्स(एक ही नाम के आयन निश्चित लोगों के साथ प्रभारी हैं)। चूंकि सिस्टम की विद्युत तटस्थता संरक्षित है, साथ में कॉयन्स के साथ, काउंटरों की एक अतिरिक्त मात्रा, उनके बराबर, आयन एक्सचेंजर में गुजरती है।

आयनों के मोबाइल होने के आधार पर, आयन एक्सचेंजर्स को कटियन एक्सचेंजर्स और आयनों एक्सचेंजर्स में विभाजित किया जाता है।

कटियन एक्सचेंजर्सइसमें स्थिर आयन और विनिमय धनायन होते हैं, वे अम्लीय गुणों की विशेषता रखते हैं - एक मोबाइल हाइड्रोजन या धातु आयन। उदाहरण के लिए, कटियन एक्सचेंजर आर / एसओ 3 - एच + (यहां आर एक निश्चित कार्यात्मक समूह एसओ 3 - और काउंटर एच + के साथ एक संरचनात्मक आधार है)। कटियन एक्सचेंजर में निहित प्रकार के उद्धरणों के अनुसार, इसे एच-केशन एक्सचेंजर कहा जाता है, यदि इसके सभी मोबाइल उद्धरण केवल हाइड्रोजन, या ना-केशन एक्सचेंजर, सीए-केशन एक्सचेंजर इत्यादि द्वारा दर्शाए जाते हैं। उन्हें आरएच, आरएनए, आर 2 सीए निरूपित किया जाता है, जहां आर केशन एक्सचेंजर के सक्रिय समूह के निश्चित भाग के साथ फ्रेम है। निश्चित कार्यात्मक समूहों के साथ कटियन एक्सचेंजर्स -एसओ 3 -, -पीओ 3 2-, -सीओओ -, -एएसओ 3 2-, आदि व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

आयनों एक्सचेंजर्सस्थिर धनायन और विनिमय आयन होते हैं, वे मुख्य गुणों की विशेषता रखते हैं - एक मोबाइल हाइड्रॉक्साइड आयन या एक एसिड अवशेष का आयन। उदाहरण के लिए, आयन एक्सचेंजर आर / एन (सीएच 3) 3 + ओएच -, कार्यात्मक समूह -एन (सीएच 3) 3 + और काउंटर ओएच - के साथ। आयन एक्सचेंजर विभिन्न रूपों में हो सकता है, साथ ही साथ कटियन एक्सचेंजर: ओएच-आयन एक्सचेंजर या आरओएच, एसओ 4 - आयनों एक्सचेंजर या आरएसओ 4, जहां आर आयनों एक्सचेंजर के सक्रिय समूह के एक निश्चित हिस्से के साथ एक फ्रेम है। निश्चित समूहों के साथ सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला आयन एक्सचेंजर्स - +, - +, NH 3 +, NH +, आदि।

कटियन एक्सचेंजर के सक्रिय समूह के पृथक्करण की डिग्री के आधार पर, और तदनुसार आयन एक्सचेंज की क्षमता के आधार पर, कटियन एक्सचेंजर्स को विभाजित किया जाता है जोरदार अम्लीय और कमजोर अम्लीय. तो, सक्रिय समूह -एसओ 3 एच पूरी तरह से अलग हो गया है, इसलिए, एक विस्तृत पीएच रेंज में आयन एक्सचेंज संभव है, सल्फो समूहों वाले कटियन एक्सचेंजर्स को दृढ़ता से अम्लीय के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। मध्यम शक्ति के कटियन एक्सचेंजर्स में फॉस्फोरिक एसिड समूहों के साथ रेजिन शामिल हैं। इसके अलावा, चरणबद्ध पृथक्करण में सक्षम द्विक्षारकीय समूहों के लिए, समूहों में से केवल एक में मध्यम शक्ति के एसिड के गुण होते हैं, दूसरा कमजोर एसिड की तरह व्यवहार करता है। चूंकि यह समूह व्यावहारिक रूप से एक जोरदार अम्लीय माध्यम में अलग नहीं होता है, इसलिए पीएच 4 पर थोड़ा अम्लीय या क्षारीय मीडिया में इन आयन एक्सचेंजर्स का उपयोग करना समीचीन है। कमजोर अम्लीय कटियन एक्सचेंजर्स में कार्बोक्सिल समूह होते हैं, जो कमजोर अम्लीय समाधानों में भी थोड़ा अलग होते हैं, पीएच 5 पर उनकी ऑपरेटिंग रेंज। सल्फो समूह और कार्बोक्सिल समूह या सल्फो और फिनोल समूह दोनों वाले द्वि-कार्यात्मक कटियन एक्सचेंजर्स भी हैं। ये रेजिन जोरदार अम्लीय घोल में काम करते हैं, और उच्च क्षारीयता पर वे अपनी क्षमता में तेजी से वृद्धि करते हैं।

इसी तरह कटियन एक्सचेंजर्स के लिए, आयनों एक्सचेंजर्स को विभाजित किया जाता है उच्च बुनियादी और निम्न बुनियादी. अत्यधिक बुनियादी आयनों एक्सचेंजर्स में सक्रिय समूहों के रूप में अच्छी तरह से अलग किए गए चतुर्धातुक अमोनियम या पाइरीडीन बेस होते हैं। इस तरह के अनियोनाइट न केवल अम्लीय में, बल्कि क्षारीय समाधानों में भी आयनों का आदान-प्रदान करने में सक्षम हैं। मध्यम और निम्न बुनियादी आयनों रेजिन में प्राथमिक, माध्यमिक और तृतीयक अमीनो समूह होते हैं, जो कमजोर आधार होते हैं, उनकी ऑपरेटिंग रेंज पीएच 89 पर होती है।

उभयधर्मी आयन एक्सचेंजर्स का भी उपयोग किया जाता है - उभयधर्मी, जिसमें एसिड और बेस दोनों के गुणों वाले कार्यात्मक समूह शामिल हैं, उदाहरण के लिए, अमीनो समूहों के साथ कार्बनिक अम्लों के समूह। कुछ आयन एक्सचेंजर्स, आयन-विनिमय गुणों के अलावा, जटिल या रेडॉक्स गुण होते हैं। उदाहरण के लिए, आयन एक्सचेंजर्स जिसमें आयनोजेनिक अमीनो समूह होते हैं, भारी धातुओं के साथ कॉम्प्लेक्स देते हैं, जिसका गठन आयन एक्सचेंज के साथ-साथ होता है। आयन एक्सचेंज को इसके पीएच मान को समायोजित करके, तरल चरण में जटिलता के साथ किया जा सकता है, जो आयनों को अलग करने की अनुमति देता है। इलेक्ट्रान-आयन एक्सचेंजर्स का उपयोग हाइड्रोमेटैलर्जी में आयनों के ऑक्सीकरण या कमी के लिए किया जाता है, साथ ही तनु विलयनों से उनके साथ-साथ सोखना।

आयन एक्सचेंजर पर अवशोषित आयन के विशोषण की प्रक्रिया कहलाती है क्षालन, जबकि आयन एक्सचेंजर पुनर्जीवित होता है और इसे अपने प्रारंभिक रूप में स्थानांतरित कर दिया जाता है। अवशोषित आयनों के क्षालन के परिणामस्वरूप, बशर्ते कि आयन एक्सचेंजर पर्याप्त रूप से "लोड" हो, प्रारंभिक समाधानों की तुलना में 100 गुना अधिक आयन एकाग्रता के साथ eluates प्राप्त होते हैं।

कुछ प्राकृतिक सामग्रियों में आयन-विनिमय गुण होते हैं: जिओलाइट्स, लकड़ी, सेल्युलोज, सल्फोनेटेड कोयला, पीट, आदि, हालांकि, व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए उनका लगभग कभी भी उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि उनके पास पर्याप्त रूप से उच्च विनिमय क्षमता नहीं होती है, उपचारित मीडिया में स्थिरता होती है। . सबसे व्यापक कार्बनिक आयन एक्सचेंजर्स हैं - सिंथेटिक आयन-एक्सचेंज रेजिन, जो ठोस उच्च-आणविक बहुलक यौगिक हैं, जिसमें इलेक्ट्रोलाइटिक पृथक्करण में सक्षम कार्यात्मक समूह होते हैं, इसलिए उन्हें पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स कहा जाता है। वे आवश्यक आयनिक समूहों वाले मोनोमर्स के पॉलीकोंडेशन और पोलीमराइजेशन द्वारा संश्लेषित होते हैं, या पहले से संश्लेषित बहुलक की अलग-अलग इकाइयों में आयनिक समूहों को जोड़कर। पॉलिमरिक समूह रासायनिक रूप से एक-दूसरे से बंधे होते हैं, एक ढांचे में क्रॉसलिंक किए जाते हैं, यानी एक स्थानिक त्रि-आयामी नेटवर्क में जिसे मैट्रिक्स कहा जाता है, उनके साथ बातचीत करने वाले पदार्थ की मदद से - एक जलरोधक एजेंट। Divinylbenzene को अक्सर क्रॉसलिंकर के रूप में उपयोग किया जाता है। Divinylbenzene की मात्रा को समायोजित करके, राल कोशिकाओं के आकार को बदलना संभव है, जिससे आयन एक्सचेंजर्स प्राप्त करना संभव हो जाता है जो "छलनी प्रभाव" के कारण किसी भी कटियन या आयनों को चुनिंदा रूप से अवशोषित करते हैं, सेल आकार से बड़े आयन नहीं होते हैं राल द्वारा अवशोषित। सेल के आकार को बढ़ाने के लिए, विनाइलबेंजीन की तुलना में बड़े अणुओं वाले अभिकर्मकों का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, एथिलीन ग्लाइकोल और बाइफेनोल्स के डाइमेथैक्रिलेट्स। टेलोजन के उपयोग के कारण, पदार्थ जो लंबी रैखिक श्रृंखलाओं के निर्माण को रोकते हैं, आयन एक्सचेंजर्स की बढ़ी हुई पारगम्यता हासिल की जाती है। उन जगहों पर जहां जंजीरें टूट जाती हैं, छिद्र दिखाई देते हैं, इसके कारण, आयन एक्सचेंजर्स एक अधिक मोबाइल फ्रेम प्राप्त करते हैं और एक जलीय घोल के संपर्क में आने पर अधिक सूज जाते हैं। कार्बन टेट्राक्लोराइड, ऐल्किल बेंजीन, ऐल्कोहॉल आदि का प्रयोग टेलोजन के रूप में किया जाता है। जेलसंरचना या सूक्ष्मदर्शी। ग्रहण करना मैक्रोपोरसप्रतिक्रिया मिश्रण में आयोनाइट कार्बनिक सॉल्वैंट्स जोड़ते हैं, जो उच्च हाइड्रोकार्बन होते हैं, जैसे कि आइसोक्टेन, अल्कोहल। विलायक को पोलीमराइजिंग द्रव्यमान द्वारा पकड़ लिया जाता है, और ढांचे के निर्माण के पूरा होने के बाद, इसे डिस्टिल्ड किया जाता है, जिससे बहुलक में बड़े छिद्र हो जाते हैं। इस प्रकार, संरचना के अनुसार, आयन एक्सचेंजर्स को मैक्रोपोरस और जेल वाले में विभाजित किया जाता है।

मैक्रोपोरस आयन एक्सचेंजर्स में जेल की तुलना में विनिमय की बेहतर गतिज विशेषताएं होती हैं, क्योंकि उनके पास 20-130 मीटर 2 / जी की एक विकसित विशिष्ट सतह होती है (जेल वाले के विपरीत, जिनकी सतह 5 मीटर 2 / जी होती है) और बड़े छिद्र होते हैं - 20-100 एनएम, जो छिद्रों की सतह पर होने वाले आयनों के विषम आदान-प्रदान की सुविधा प्रदान करता है। विनिमय दर महत्वपूर्ण रूप से अनाज की सरंध्रता पर निर्भर करती है, हालांकि यह आमतौर पर उनकी विनिमय क्षमता को प्रभावित नहीं करती है। आयतन और दाने का आकार जितना बड़ा होगा, आंतरिक प्रसार उतना ही तेज़ होगा।

जेल आयन-एक्सचेंज रेजिन में सजातीय अनाज होते हैं, जो शुष्क रूप में छिद्र नहीं होते हैं और आयनों और अणुओं के लिए अभेद्य होते हैं। वे पानी या जलीय घोल में सूजन के बाद पारगम्य हो जाते हैं।

आयन एक्सचेंजर्स की सूजन

सूजनहाइड्रोकार्बन फ्रेम में गहरे विलायक अणुओं के प्रवेश के कारण एक तरल विलायक में रखे आयन एक्सचेंजर की मात्रा में क्रमिक वृद्धि की प्रक्रिया कहा जाता है। आयन एक्सचेंजर जितना अधिक प्रफुल्लित होता है, उतनी ही तेजी से आयनों का आदान-प्रदान होता है। सूजनविशेषता वजन सूजन- शुष्क आयन एक्सचेंजर के 1 ग्राम प्रति अवशोषित पानी की मात्रा या सूजन अनुपात- सूजे हुए आयन एक्सचेंजर और सूखे की विशिष्ट मात्रा का अनुपात। अक्सर, सूजन के दौरान राल की मात्रा 10-15 गुना बढ़ सकती है। एक उच्च-आणविक राल की सूजन अधिक होती है, इसकी घटक इकाइयों के क्रॉस-लिंकिंग की डिग्री जितनी कम होती है, यानी इसका मैक्रोमोलेक्यूलर नेटवर्क उतना ही कम कठोर होता है। अधिकांश मानक आयन एक्सचेंजर्स में कॉपोलिमर (कभी-कभी 20%) में 6-10% डिवाइनिलबेनज़ीन होता है। क्रॉस-लिंकिंग के लिए डिवाइनिलबेंजीन के बजाय लंबी-श्रृंखला एजेंटों का उपयोग करते समय, अच्छी तरह से पारगम्य मैक्रोरेटिकुलेटेड आयन एक्सचेंजर्स प्राप्त होते हैं, जिस पर आयन एक्सचेंज उच्च दर पर होता है। मैट्रिक्स की संरचना के अलावा, आयन एक्सचेंजर की सूजन इसमें हाइड्रोफिलिक कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति से प्रभावित होती है: आयन एक्सचेंजर जितना अधिक होता है, उतने ही अधिक हाइड्रोफिलिक समूह होते हैं। इसके अलावा, दो और तीन-आवेशित काउंटरों के विपरीत, एकल चार्ज वाले काउंटरों वाले आयन एक्सचेंजर्स अधिक मजबूती से सूज जाते हैं। केंद्रित समाधानों में, तनु वाले की तुलना में सूजन कुछ हद तक कम होती है। अधिकांश अकार्बनिक आयन एक्सचेंजर्स बिल्कुल या लगभग नहीं सूजते हैं, हालांकि वे पानी को अवशोषित करते हैं।

आयन एक्सचेंजर क्षमता

सॉर्बेंट्स की आयन-विनिमय क्षमता उनकी विशेषता है विनिमय क्षमता, प्रति इकाई द्रव्यमान या आयन एक्सचेंजर के आयतन के कार्यात्मक आयनोजेनिक समूहों की संख्या पर निर्भर करता है। यह शुष्क आयन एक्सचेंजर के प्रति 1 ग्राम या आयन एक्सचेंजर के प्रति 1 मीटर 3 के समकक्ष में व्यक्त किया जाता है और अधिकांश औद्योगिक आयन एक्सचेंजर्स के लिए 2-10 meq / g की सीमा में होता है। पूर्ण विनिमय क्षमता(पीओई) - संतृप्त होने पर आयन एक्सचेंजर द्वारा अवशोषित किए जा सकने वाले आयनों की अधिकतम संख्या। यह किसी दिए गए आयन एक्सचेंजर के लिए एक स्थिर मान है, जिसे स्थिर और गतिशील दोनों स्थितियों में निर्धारित किया जा सकता है।

स्थिर परिस्थितियों में, इलेक्ट्रोलाइट समाधान की एक निश्चित मात्रा के संपर्क में, निर्धारित करें पूर्ण स्थिर विनिमय क्षमता(पीएसओई), और संतुलन स्थिर विनिमय क्षमता(पीसीओई), जो संतुलन (समाधान मात्रा, संरचना, एकाग्रता, आदि) को प्रभावित करने वाले कारकों के आधार पर भिन्न होता है। संतुलन आयन एक्सचेंजर - समाधान उनकी रासायनिक क्षमता की समानता से मेल खाता है।

गतिशील परिस्थितियों में, आयन एक्सचेंजर की एक निश्चित मात्रा के माध्यम से समाधान के निरंतर निस्पंदन के साथ, निर्धारित करें गतिशील विनिमय क्षमता- सॉर्बेड आयनों (डीओई) की सफलता से पहले आयन एक्सचेंजर द्वारा अवशोषित आयनों की संख्या, पूर्ण गतिशील विनिमय क्षमताआयन एक्सचेंजर (पीडीओई) के पूर्ण विकास तक। सफलता (कार्य क्षमता) से पहले की क्षमता न केवल आयन एक्सचेंजर के गुणों से निर्धारित होती है, बल्कि प्रारंभिक समाधान की संरचना, आयन एक्सचेंजर परत के माध्यम से इसके पारित होने की दर, आयन की ऊंचाई (लंबाई) पर भी निर्भर करती है। एक्सचेंजर परत, इसके उत्थान की डिग्री और अनाज का आकार।

परिचालन क्षमता आउटपुट वक्र अंजीर से निर्धारित होती है। 3.5.1

एस 1 - कार्यशील विनिमय क्षमता, एस 1 + एस 2 - पूर्ण गतिशील विनिमय क्षमता।

जब रेफरेंस गतिशील परिस्थितियों में किया जाता है, तो रेफरेंस कर्व अंजीर में दिखाए गए वक्र के रूप में होता है। 3.5.2

आमतौर पर, डीईसी दृढ़ता से अम्लीय और दृढ़ता से बुनियादी आयन एक्सचेंजर्स के लिए पीडीओई के 50% से अधिक और कमजोर अम्लीय और कमजोर बुनियादी आयन एक्सचेंजर्स के लिए 80% से अधिक है। पीएच समाधान की एक विस्तृत श्रृंखला में दृढ़ता से अम्लीय और दृढ़ता से बुनियादी आयन एक्सचेंजर्स की क्षमता व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तित रहती है। कमजोर अम्लीय और कमजोर बुनियादी आयन एक्सचेंजर्स की क्षमता काफी हद तक पीएच पर निर्भर करती है।

आयन एक्सचेंजर की विनिमय क्षमता के उपयोग की मात्रा अनाज के आकार और आकार पर निर्भर करती है। आमतौर पर अनाज का आकार 0.5-1 मिमी की सीमा में होता है। अनाज का आकार आयन एक्सचेंजर की तैयारी की विधि पर निर्भर करता है। वे गोलाकार या अनियमित आकार के हो सकते हैं। गोलाकार अनाज बेहतर हैं - वे बेहतर हाइड्रोडायनामिक स्थिति और उच्च प्रक्रिया गति प्रदान करते हैं। बेलनाकार अनाज, रेशेदार और अन्य के साथ आयन एक्सचेंजर्स का भी उपयोग किया जाता है। दाने जितने महीन होते हैं, आयन एक्सचेंजर की विनिमय क्षमता उतनी ही बेहतर होती है, लेकिन साथ ही, उपयोग किए गए उपकरणों के आधार पर, सॉर्बेंट परत का हाइड्रोलिक प्रतिरोध या तो बढ़ जाता है या आयन एक्सचेंजर के छोटे अनाज को हटा दिया जाता है। समाधान बढ़ता है। फेरोमैग्नेटिक एडिटिव वाले आयन एक्सचेंजर्स का उपयोग करके कैरीओवर से बचा जा सकता है। यह आपको ज़ोन में सुक्ष्म सामग्री को निलंबन में रखने की अनुमति देता है - चुंबकीय क्षेत्र जिसके माध्यम से समाधान चलता है।

आयन एक्सचेंजर्स में यांत्रिक शक्ति और रासायनिक प्रतिरोध होना चाहिए, अर्थात जलीय घोल में सूजन और संचालन के परिणामस्वरूप उन्हें नष्ट नहीं किया जाना चाहिए। इसके अलावा, उन्हें आसानी से पुनर्जीवित किया जाना चाहिए, जिससे उनके सक्रिय गुणों को लंबे समय तक बनाए रखा जा सके और कई वर्षों तक बिना किसी बदलाव के काम किया जा सके।

आपकी प्रतिक्रिया के लिए अग्रिम धन्यवाद।

C100E उच्च विनिमय क्षमता, रासायनिक और भौतिक स्थिरता और उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ एक जेल प्रकार मजबूत एसिड कटियन एक्सचेंज राल है। C100E प्रभावी रूप से निलंबित कणों को बरकरार रखता है, और साथ ही, अम्लीय (H +) रूप में, लोहे और मैंगनीज आयनों को हटाता है।

उच्च विनिमय क्षमता 0.05 meq / l के क्रम की कुल कठोरता के साथ पानी प्राप्त करना संभव बनाती है, और उत्कृष्ट आयन एक्सचेंज कैनेटीक्स उच्च प्रवाह दर प्राप्त करना संभव बनाता है। C100E का उपयोग करते समय, सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत पानी की कठोरता का कारण बनने वाले आयनों की फिसलन, एक नियम के रूप में, स्रोत पानी की कुल कठोरता के 1% से अधिक नहीं होती है। इस मामले में, राल की विनिमय क्षमता व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती है, बशर्ते कि मोनोवैलेंट आयनों का अनुपात 25% से अधिक न हो।

C100E एसिड और क्षार समाधान और सभी सामान्य कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील है। पानी में अवशिष्ट ऑक्सीकरण एजेंटों (जैसे मुक्त क्लोरीन या हाइपोक्लोराइट आयन) की उपस्थिति, कटियन एक्सचेंज राल कणों की यांत्रिक शक्ति को कम कर सकती है। C100E 150 ° C के तापमान तक ऊष्मीय रूप से स्थिर है, हालांकि, उच्च तापमान पर, एसिड (H +) रूप में कटियन एक्सचेंज रेजिन की विनिमय क्षमता कम हो जाती है।

विशेष विवरण

भौतिक गुण
	पीले रंग के पारदर्शी गोलाकार कण
डिलीवरी फ़ॉर्म
थोक वजन, जी/सेमी3
विशिष्ट गुरुत्व, g/cm3
एकरूपता गुणांक
दाना आकार, मिमी (जाल)
विनिमय क्षमता, जी-ईक्यू / एल
सूजन ना + → एच + , अधिकतम,%
सूजन सीए 2+ → ना + , अधिकतम,%
आवेदन की शर्तें
	6 - 10 (ना-फॉर्म)
अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान, डिग्री सेल्सियस
परत की ऊँचाई, सेमी (इंच)
ऑपरेटिंग प्रवाह दर, राल मात्रा / घंटा
बैकवाश मोड में परत का विस्तार,%
NaCl समाधान की एकाग्रता,%
पुनर्जनन के लिए नमक की खपत, जीआर। NaCl / एल राल

का संक्षिप्त विवरण
डाउनलोड के ऊपर खाली जगह - 50%
अनाज का आकार 0.6 मिमी 90% तक
थोक वजन 820gr/ली
पानी की मात्रा (आर्द्रता) 42-48%
2 g eq/l . तक की कुल क्षमता
ऑपरेटिंग तापमान 4 - 120 0 . से
पानी पीएच 0 - 14
Na आयनों का H - 8% में संक्रमण
परत की ऊंचाई 0.8 - 2m . से
सेवा की गति 5 - 40m/h . से
सेवा की विशिष्ट गति 20oz/घंटा
बैकवाश गति 20 सी से 10 - 12मी/घंटा
नए लोड 20oz . के साथ बैकवाशिंग के लिए पानी की मात्रा
बैकवाश पानी की मात्रा 4oz
नमक की धीमी धुलाई के लिए पानी की मात्रा 4oz
पुनर्जनन के दौरान नमक की खपत प्रति 1 लीटर लोड - 150g
अवशिष्ट कठोरता - 0.5 मिलीग्राम इक्विव / एल
केपीए एम 2 लोडिंग ऊंचाई में विशिष्ट दबाव हानि - 1
4 डिग्री सेल्सियस प्रति 1 मीटर लोडिंग ऊंचाई पर 11mbar का दबाव हानि
पुनर्जनन गति - 5m/h
नमक को पानी से धोते समय गति - 5m/h

आवेदन की शर्तें
पानी में ऑक्सीकृत आयरन (Fe 3+) की कमी
पानी में घुलित ऑक्सीजन की कमी
पानी में कार्बनिक पदार्थों की कमी
पानी में किसी भी ऑक्सीकरण एजेंट की अनुपस्थिति
सोडियम - मृदुकरण के बाद, कुल क्षारीयता और शुष्क अवशेषों में वृद्धि होगी।
मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट जैसे नाइट्रिक एसिड हिंसक प्रतिक्रिया पैदा कर सकता है
स्रोत जल में 8 मिलीग्राम/ली तक निलंबित ठोस
स्रोत पानी का रंग 30 0 . तक
स्रोत जल की मैलापन 6 मिलीग्राम/ली तक
स्रोत पानी की कुल कठोरता 15 मिलीग्राम इक्विव/ली तक

नीचे कटियन एक्सचेंजर की विनिमय क्षमता और अन्य मापदंडों की गणना के तरीके दिए गए हैं।

Cationite E f g÷eq / m3 की कार्यशील विनिमय क्षमता को निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

ई एफ \u003d क्यू एक्स डब्ल्यू; ईपी = ईपी एक्स वीके।

सूजे हुए राज्य में फिल्टर में लोड किए गए cationite की मात्रा सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है:

कटियन एक्सचेंजर की कार्यशील विनिमय क्षमता निर्धारित करने का सूत्र ep, g÷eq / m 3 :

ईपी \u003d क्यू एक्स डब्ल्यू / एस एक्स एच;

जहाँ W स्रोत जल की कठोरता है, g÷eq/m3; क्यू - नरम पानी की मात्रा, मी 2; S, cationite फ़िल्टर का क्षेत्र है, m 2 ; h धनायन परत की ऊंचाई है, मी।

कटियन एक्सचेंजर में पानी की गति को v k के रूप में निरूपित करते हुए, नरम पानी Q की मात्रा को निम्न सूत्र का उपयोग करके पाया जा सकता है:

क्यू \u003d वी के एक्स एस एक्स टीके \u003d ईपी एक्स एस एक्स एच / डब्ल्यू;

जिससे cationite फ़िल्टर Tk के संचालन की अवधि की गणना करना संभव है:

टीके = ईपी एक्स एच/वी के एक्स डब्ल्यू।

सहसंबंधी ग्राफ़ का उपयोग करके कटियन एक्सचेंजर की विनिमय क्षमता की गणना करना भी संभव है।

अनुमानित व्यावहारिक डेटा के आधार पर, आपका फ़िल्टर 1500 लीटर से अधिक की सफाई नहीं कर पाएगा। पानी। अधिक सटीक गणना के लिए, आपको अपने फ़िल्टर में राल की मात्रा (मात्रा) और अपने राल की कार्य क्षमता को जानना होगा (केशन एक्सचेंज रेजिन के लिए, कार्य क्षमता 600 से 1500 meq/l तक भिन्न होती है)। इन आंकड़ों को जानकर, आप आसानी से अपने सूत्रों के अनुसार नरम पानी की सही मात्रा की गणना कर सकते हैं।