Сувни натрий катионитли фильтрлар ёрдамида юмшатиш

7.3. Сувни катионитлаш технологияси.
Ионит фильтрларни регенерация қилиш жараёнида уларнинг дастлабки ион алмаштириш ҳажмини тўла даражада тиклаш учун, регенерация реагентини назарий ҳисобланган миқдоридан бирмунча ортиқча сарфлаш ҳамда техник ифодалар ўрнига “ химиявий тоза ” /х.ч/ реагентлар ишлатиш талаб қилинади. Аммо ионитли фильтрлар учун кўп миқдордаги химиявий тоза реагентларни ишлатиш сув тозалаш қурилмаларида иқтисодий ҳаражатларни кўпайтиради. Шу сабабли регенарация реагенти сифатида асосан техник моддалар ишлатилади. Аммо техник моддалар таркибида ҳар хил реагентлар бўлиши сабабли ионитларнинг ишчи ион алмаштириш ҳажмининг дастлабки ҳолатга қайтиши тўла даражада таъминланмайди. Шу сабабли ишчи ион алмаштириш ҳажми тўла тикланмаган ионитларнинг регенерацияланган ҳолатини белгилаш учун “регенерация даражаси” деган катталик қабул қилинган. Бу катталик қуйидагича ифодаланади:
Р=(E_m-g_қ) / E_m = 1-g_қ / E_m
бу ерда E_m- ионитнинг тўла ион алмаштириш ҳажми. g_қ- ионитнинг регенерацияланмай қолган ҳажми, бу қийматни “қолдиқ” ион алмаштириш ҳажми деб ҳам аталади. Демак ҳар қандай ионитнинг регенерация даражаси, шу ионитнинг тўла ион алмаштириш ҳажмидан, қолдиқ ион алмаштириш ҳажми айирмасининг шу ионитнинг тўла ион алмаштириш ҳажмига нисбати билан характерланади. Ифодадан кўринадики, ионитларнинг регенерацияси тўла даражада бўлганда g_k=0 бўлиб, регенерация даражаси энг юқори қийматга яъни 1 га тенг бўлар экан ,g_қ-нинг ҳар қандай 0 дан катта қийматларида регенерация даражаси бирдан кичик бўлиб боради.
Натрий катионитли фильтрларни регенерация қилиш учун ишлатиладиган техник NaCl туз таркибида ҳар хил миқдорда Ca, Mg ва бошқа катионлар ҳам бўлиши сабабли катионитларнинг регенерация даражаси эритма концентрациясига, солиштирма сарфига ва эритма таркибидаги айниқса Ca ва Mg катионлар миқдорига боғлиқ бўлади. Эритма таркибида хар хил катионлар кўп микдорда бўлиб, эритманинг концентрацияси қанча суюқ бўлса, катионитнинг регенерация даражаси ҳам шунча кичик бўлади. Регенерация даражаси кичик бўлган фильтрларда g_қнинг қиймати катта бўлиб, фильтрларнинг регенерация оралиғидаги ишлаш вақти камаяди. 7.3. расмда таркибида ҳар хил миқдорда Ca ва Mg бирикмалари бўлган техник NaCl тузи билан регенерация қилинган натрий катионитли фильтрларнинг регенерацияланиш ҳолати кўрсатилган. Бу фильтрларда регенерация жараёнида катионит таркибида ушланиб қолинган Ca ва Mg катионлар, катионитнинг умумий ҳажмида бир хил миқдорда деб фараз қилинган. Расмдаги а ҳолат таркибида камроқ миқдорда, б ҳолат кўпроқ миқдорда Ca ва Mg катионлари бўлган NaCl билан регенерация қилинган фильтрларларнинг регенерациядан кейинги ҳолатини кўрсатади. Расмдаги чизилган юза катионитнинг қолдиқ ион алмаштириш ҳажмини, чизилмаган юза эса регенерацияланган ҳажмини кўрсатади. Расмдан кўринадики таркибида кам миқдорда Ca ва Mg катионлари бўлган NaCl эритмаси билан регенерация қилинган «а» фильтрларда қолдиқ ион алмаштириш ҳажми «б» фильтрларга қараганда камроқ бўлар экан. Бундай фильтрларнинг сув қаттиқлигини камайтириш ҳолати графикда тасвирланган. Графикдаги координаталар ўқига юмшатилаётган сувнинг умумий қаттиқлиги, абциссалар ўқига фильтрнинг иш даври қўйилган, графикдаги «а» чизиғи «а» фильтрда «б» чизиғи «б» фильтрда таркиби бир хил бўлган сувнинг фильтрланиши натижасида фильтрат қаттиқлиги қандай камайишини кўрсатади.Сув қаттиқлиги камайиши фильтрларнинг иш даври бошидан то давр охиригача бир хил миқдорда бўлсада, қолдиқ ион алмаштириш ҳажми кичик бўлган «а» фильтрларда юмшатилаётган сувнинг қолдиқ қаттиқлиги, (Ққ) қолдиқ ион алмаштириш ҳажми катта бўлган «б» фильтрда юмшатилаётган сувнинг қолдиқ қаттиқлигидан (Ққ) кичик бўлар экан.





7.3-расм. Техник NaСl эритмаси билан регенерацияланган катионитларда фильтр ҳажми бўйича қолдиқ Ca ва Mg катионлар концентрациясининг /аб/ ва уларда юмшатилган сув қаттиқлиги камайиши /в/.
Аммо регенерацияланган катионит таркибида қолдиқ Ca ва Mg катионлар расмда кўрсатилганидек фильтрнинг баландлиги яънги ҳажми бўйича бир хил миқдорда ютилган бўлмайди. Бу катионларнинг фильтр баландлиги бўйлаб қандай миқдорда ютилиши қуйидаги сабабларга: регенерация эритмасининг тозалик даражалиги, унинг фильтрдан қандай ҳолатда ўтказилишига, эритманинг ўтиш тезлигига, солиштирма сарфига ҳамда регенерациялаш вақтига боғлиқ бўлади.
7.4.расмда /1-V/ тўғри йўналишда регенереция қилинаётган катионитнинг ишчи ион алмаштириш қобилияти тикланиши яъни регенерация жараёнида Ca ва Mg катионларининг Na катионлари билан алмашиниш ҳолати кўрсатилган. Расмдаги I фильтрдан дастлабки NaCl эритмаси ўтаётганда регенерацияланган ҳолатни, II-III регенерация жараёни оралиғидаги ҳолатни, IV-V эса регенерация жараёни тугалланаётган ҳолатни кўрсатади.

Расмдан кўринадики регенерация жараёни катионитнинг умумий ҳажмида айни бир вақтда бир хил тезликда бўлмай, аввало катионитнинг юқори қатламида бошланиб, фильтрдан ўтаётган NaCl эритмасининг миқдори тоборо ошиб бориши билан регенерацияланиши жараёни юқоридан пастки қатламларга силжиб бориши натижасида регенерацияланаётган ҳажм тобора кенгайиб борар эк
7.4-расм. “Ҳолдан толган” Na- катионитли фильтрни NaCl эритмаси билан регенерация қилишда регенерацияланаётган ҳажмнинг кенгайиб бориш холати.
1-Регенерацияланиш бошланиши; II-III- регенерацияланиш оралиғи; IV-V-регенерацияланиш тугалланиши.
Расмдан кўринадики регенерацияланаётган ҳажмнинг кенгайиб бориши, фильтрдан ўтаётган эритма миқдорига боғлиқ бўлиб, фильтрдан қанча кўп миқдорда эритма ўтса, регенерацияланган ҳажм шунча катталашиб, катионитларда g_к нинг ҳажми шунча кичик бўлар экан. Аксинча фильтрдан қанча кам миқдода эритма ўтказилиб, регенерация жараёни тўхтатилса, ундай фильтрлардаги катионитларда g_қ нинг ҳажм шунча катта бўлади. Регенерацияланиш даражаси IV ваV ҳолатларда бўлганда g_қ- нинг ҳажмини янада камайтириш учун фильтрдан кўп миқдорда регенерация эритмасини ўтказиш талаб қилинади. Шу сабабли эритма ортиқча миқдорда сарфланмаслиги учун тажриба натижалари кўрсатишича регенерация ҳолати IV-V-ҳолатларда бўлганда фильтрдан эритма ўтказишни тўхтатиш етарли бўлади.
7.5 –расмда бир хил шароитда ва бир хил концентрацияли NaCl эритмаси билан натрий катионитли фильтрларни тўғри ва қарама-қарши йўналишда регенерация қилиш натижасида регенерацияланмай қолган g – нинг ҳажми фильтрловчи материал баландлиги бўйича қандай ҳолатда бўлиши кўрсатилган, g- нинг ҳажми катта ёки кичик бўлиши туз эритмасининг фильтрдан ўтиш ҳолатига боғлиқ бўлиб, эритма юқоридан пастга юборилиб регенерация қилинган фильтрларда g-нинг ҳажми катионитнинг паситки қатламларидагига қараганда каттароқ бўлар экан. (1-3 ҳолатлар). Эритма пастдан юқорига юборилиб регенерацияланган фильтрларда аксинча g-нинг ҳажми катионитнинг юқори қатламларида каттароқ бўлади (2-4 ҳолатлар).
1 2 3 4

А

7.5 – расм. Тўғри ва қарама-қарши йўналишларда регенерецияланган фильтрларда қолдиқ Ca ва Mg катионларининг концентрацияси катионит ҳажми бўйича тасвирланиши а- тўғри, б- қарама-қарши йўналишларда регенерация қилинган фильтрлар.
Адабиётларда такидланишича, тўғри йўналишда регенерациялашган фильтрларнинг тажриба натижалари бўйича ишлаш даврини шартли равшда уч қисмга ажратсак, тўғри йўналишда реген ерация қилинган фильтрларда, фильтрат қаттиқлиги камайиши бир хил бўлмай, ундан ўтаётган сув миқдори кўпайиб бориши билан фильтрларнинг иш даври охирларида фильтратнинг қаттиқлиги ошиши тезлашади.
Қарама – қарши йўналишда регенерация қилинган фильтрларда фильтрдан ўтаётган сув аввало қолдиқ ион алмаштириш ҳажми каттароқ бўлган қатламдан, фильтрдан чиқа бориш жараёнида эса қолдиқ ион алмаштириш ҳажми кичикроқ қатламлардан ўтиши натижасида фильтрат қаттиқлиги камайиши фильтрнинг иш даври бошидан то охиригача бир хил бўлар экан.
Бир хил миқдорда NaCl эритмаси сарфланиб тўғри ҳамда қарама-қарши йўналишларда регенерация қилинган фильтрларда сув қаттиқлиги камайиши ўзаро солиштирилганда, қарама-қарши йўналишда регенерация қилинган фильтрларда сув қаттиқлиги кўпроқ камайиши тажрибада аниқланган. Na- катионитли фильтрларнинг регенерация даражаси NaCl тузининг сифатига ва солиштирма сарфига ҳам боғлиқ бўлади. Тузнинг солиштирма сарфи катионитдаги бир г- экв. миқдордаги Ca ва Mg катионларни сиқиб чиқариш учун керак бўладиган /грамм ёки экв./ NаCl бирикмаси миқдори билан ўлчанади ва унинг сарфи қуйидаги ифодадан топилади.
а_NaCl=A_NaCl /EV
бу ифодада: a_NaCl нинг солиштирма сарфи, г-экв / г-экв ёки г / г-экв.
А- 100% ли NaCl нинг сарфи,
Е- катионитнинг ион алмаштириш ҳажми г-экв/м³,
V- катионитнинг умумий ҳажми: м³.
Баъзи ҳолларда NaCl тузининг солиштирма сарфи, 1м³ катионитни регенерация қилиш учун сарфланган килограммда ифода қилинган миқдори билан ҳам характерланди. Бу ҳолда а-нинг қиймати кг/м³ бирлигида белгиланади.
Na- катионитли фильтрларни регенерация қилишда олинган тузнинг солиштирма сарфи, фильтрларнинг турига ва уларнинг сув тозалаш қурилмаларида жойланиш ўрнига қараб, қуйидагича: белгиланади бир поғонали қурилмалардаги Na₁-катионит фильтрлар учун тузнинг солиштирма сарфи 3-6 г-экв., кетма-кет ишлайдиган икки поғонали Na-катионитли қурилмалардаги Na₁- фильтрлар учун тузнинг солиштирма сарфи 5,5-7,5 г-экв., Na₂- фильтрлар учун эса 1,5-2,4 г-экв. миқдорда олинади.Бу қийматлар фақат Россия давлатида ишлаб чиқариладиган катионитлар учун қабул қилинган. Чет давлатларда ишлаб чиқариладиган катионитлар учун тузнинг солиштирма сарфи сув тозалаш техникаси соҳасидаги қўлланмаларда берилган.
Замонавий сув юмшатиш қурилмаларидаги Na-катионитли фильтрларда фильтрат қаттиқлиги автоматик асбоблар билан доимо назорат қилиниб турилади. Бундай асбоблар фильтрларнинг юмшатилаётган сув чиқарувчи қувурлари йўлига ўрнатилган бўлади. Бундай асбоблар фильтрларнинг регенерация қилиш муддатини автоматик равишда кўрсатади. Автоматик асбобларсиз ишлайдиган фильтрларда эса белгиланган график асосида фильтрлардан намуна олиб, олинган намунадан фильтратнинг умумий қаттиқлиги текшириб турилади. Фильтрдан қандай тартибда намуна олиш унинг ишлаш муддатига боғлиқ. Масалан, фильтрнинг регенерациялаш оралиғидаги ишлаш муддати 24 соат атрофида бўлса, фильтратдан намуна олиш иш муддати бошларида ҳар 8 соатда бир марта, иш муддати ўрталарида ҳар 2 соатда бир марта, иш муддати охирларида ҳар 30 минутда бир марта амалга оширилади. Агар фильтрнинг иш муддати 8 соат бўлса, намуна олиш ҳар 2 соат даомида бир марта, иш муддати, охирларида ҳар 30 минутда такрорланади.
Сув тозалаш қурилмаларида Na катионитли фильтрларни 2 хил: секцияли ҳамда блокли схемаларда ўрнатиш мумкин. Секцияли схемада юмшатилаётган сув аввал тенг миқдорда параллел ўрнатилган бир неча Na₁-фильтрлардан ўтказилиб, умумий коллектор орқали сўнгра Na₂-фильтрларига юборилади. (а)



7.6-расм. Икки поғонали Na-катионитли фильтрларнинг секцияли /а/ ва блокли /б/ ўрнатилиш схемаси.
Ҳар икки хил вариантларни ўзаро таққасласак, секцияли схеманинг афзаллиги, биринчидан, схемадаги Na₁-фильтрлардан бири регенерация қилинадиган бўлса, секциядаги бошқа фильтрларни ишдан тўхтатиш талаб қилинмайди, иккинчидан схемада Na₂- фильтрлар сони Na₁-фильтрлар сонидан кам бўлади. Шу сабабли уларда ишлатиладиган қўшимча аппаратлар ҳамда Na₂ – фильтрларда ишлатиладиган катионитнинг умумий миқдори ҳам блокли схемаларга қараганда бирмунча кам бўлади.
Блокли схемаларда / б / ҳар бир Na₁-фильтрдан чиқаётган сув уларга кетма-кет уланган алоҳида Na₂- фильтрга юборилиши сабабли, бундай схемаларда Na₁ ва Na₂-фильтрлар сони баровар бўлади. Бундай схеманинг асосий камчилиги, блокдаги бирор Na₁- фильтрни регенерация қилиш талаб қилинса, шу фильтрга уланган Na₂- фильтр ҳам ишдан тўхтатилиб турилади. Бу ҳолат Na₂-фильтрларнинг самарадорли ишлашини ва унумдорлигини камайтиради.
Иккала вариантда ҳам Na₁-фильтрлар фильтрат қаттиқлиги 0,2-0,4мг-экв/л оралиғида бўлганда регенерация қилиш учун ишдан тўхтатилади. Na₂-фильтрлар эса регенерация қилиш учун катионитдан фильтратга Ca ва Mg катионлари ўта бошламасдан олдин тўхтатилади. Уларни регенерация қилишга қадар, фильтрдан қанча миқдорда сув ўтказиш мумкинлиги олдиндан ҳисобланган бўлади. Na₂-фильтрлардан қанча миқдорда сув ўтказиш мумкинлиги, унга юборилаётган Na₁-катионитли сув қаттиқлигига, ишлатилаётган катионитнинг турига ва ишчи ион алмаштириш ҳажми катталигига боғлиқ. Na₂-фильтрларнинг ишлаш муддати ишлаб чиқариш техник меъёрларида кўрсатилишича 100 соатдан кам бўлмаслиги керак. Шу сабабли сув тозалаш қурилмаларида қандай ҳажмдаги Na₂- фильтрларни танлаш ва уларнинг сони қанча бўлиши лойиҳалаш меъёрларида кўрсатилади. Адабиётларда кўрсатилишича Na₁- катионитли фильтрларда катионит қатлами қалинлиги 1 метрдан кам 2,5 метрдан кўп бўлмаслиги. фильтрдан ўтаётган сув тезлиги соатига 30 метрдан катта ҳамда уларни бир кеча кундузда регенерация қилиш 3 мартадан кўп бўлмаслиги керак.

Бундай схемали қурилмаларда ҳам регенерация жараёнида ишлатиладиган NaCl туз

7.7-расм. Кетма-кет регенерация қилинган натрий катионитли фильтрлар ҳажмида қолган Ca ва Mg катионларининг тасвирланиши.