Натрий катионитовые фильтры, устройство и принцип работы

 

Натрий катионитовый фильтр, принцип работы

Промышленность сегодня достигла такого высокого уровня развития, что производить качественные товары нужно продуманно, тщательно подбирая, что материалы, что оборудование. В данном случае речь идет о качестве воды. Это раньше люди не особенно разбирались мягкая вода или жесткая, какие примеси содержит тот или иной вид чугуна или стали. Сегодня же даже паровые турбины должны работать на мягкой воде, так они просто прослужат дольше, и выработка электроэнергии будет проходить с меньшими потерями. И хотя натрий катионитовые фильтры, это не последнее слово в сфере умягчения, а, тем не менее, они по-прежнему создают конкуренцию другим фильтрующим установкам.

 

Необходимость умягчения воды в быту и промышленности

 

Из всех отраслей самой водозависимой является отопительная. Пусть и топить в домах нужно не круглый год, но, тем не менее, подавать горячую воду в дома потребителей нужно круглогодичо. И вот с этого момента начинаются проблемы. Использовать в котельной неочищенную воду означает сократить работу котла, как миниму на треть, а то и больше. Хотя всем давно известно, что вода по умолчанию может быть мягкой, но таких районов на земле не так много. А потому, умягчение воды в быту и промышленности – это не просто прихоть, это реальная экономия, без которой в современных условиях очень сложно обойтись.

Что дает мягкая вода котельной?

 

Вид отрасли

Экономия от использования мягкой воды

Отопление и водоснабжение

Сокращение расхода элекэнергии

Увеличение срока службы котла

Сокращение расходов на обслуживание котла

Сокращение расходов на средства по очистке котла накипи

 

Но самым большим достижением от применения умягчения можно считать значительное снижение риска взрыва котла. Чем больше нарост накипных отложений на стенках котла, тем выше риск перегревания. Накипь ведь работает исключительно, как блокатор передачи тепла. И потому нагревая воду неочищенную, в котле образуется корка, которая постепенно блокирует передачу тепла в воду. При этом весь нагрев должен где-то оставаться. И он действительно остается. Внутри металла. Таких постоянных нагрузок не вынесет даже самый закаленный металл. Потому раньше, до того, как воду научились умягчать, случаи взрывов в котельных были далеко не редкими. Используя мягкую воду, главный инженер производства получает, прежде всего, безопасность.

Залогом надежной работы котла может быть либо чистая внутренняя его поверхность, либо использование мягкой воды. Постоянные чистки достаточно трудоемки и далеко недешевы. Впрочем, и поверхности бытовых и промышленных котлов от постоянных чисток ровность и гладкость не сохранят. Что собственно и сокращает срок службы. Т.к. в новые царапины накипь набивается быстрее, и устранить такие наросты сложнее.

Умягчать же воду в быту и промышленности можно по-всякому. Для умягчения воды можно использовать ионообменные умягчители воды. Принцип работы натрий катионитовых фильтров основывается на следующих постулатах:

  • Лучше потратить средства на засыпку в умягчитель, чем на чистящее средство для устранения накипи;
  • Лучше поставить ионообменный фльтр, чем обойтись без умягчения;
  • Для питьевой воды лучше умягчения не найти.

 

Натрий катионитовые фильтры работают на том же ионообменном принципе. Что собой представляет такая установка? Это большой цилиндр, сверху и снизу которого установлены полусферы, в качестве днищ. Внутрь такого днища закладывают ионообменную смолу или катионит. В его качестве могут применять – сульфоуголь, универсальный катионит. При надобности наполнителем могут стать и другие ионообменные материалы.

Что собой представляет тот же сульфоуголь? Это антроцит, предварительно раздробленный. Перед использованием его протравливают серной кислотой. Универсальный катионит продукт исключительно химических реакций. Он, конечно дороже сульфоугля, но он и экономичнее. Обменная способность у него гораздо выше, да и устойчивость к высоким температурам намного выше. Для удешевления рекомендуют использовать смесь сульфоугля и универсального катионита.

Под засыпкой расположен дренаж, внутри которого спрятан коллектор. К коллектору привинчено большое количество труб, на концах которых есть штуцеры. Такое устройство натрий катионитовых фильтров позволяет равномерно распределить проходящую воду. И это же позволяет застраховаться от чрезмерного вымывания катионита из устройства. Место между катионитом и дренажем заливают бетоном, чтобы жидкость не задерживалась. Сверху цилиндра расположен распределитель. Это может быть крестовина или кольцевая труба. Такой распределитель гарантирует равномерное наполнение фильтра водой.

Для того, чтобы обслуживающий персонал понимал, что происходит внутри умягчающей установки на крышке фильтра смонтированы стеклянные, прозрачные люки. Дополняют установку провода. Один подает неочищенную воду, второй подает соляной раствор, третий выводит мягкую воду. Обязательно в такой установке есть места для отбора проб, что для необработанной воды, что для уже умягченной.

Устройство натрий катионитового фильтра, схема

Вот так вкратце выглядит устройство натрий катионитового фильтра для умягчения воды в быту или же промышленности. Стандартный фильтр - ничего сложного! Достаточно громоздкий, но любой катионитовый фильтр таким и будет. Конечно, на регенерацию такого фильтра так же будут уходить и деньги, и время. Но зато вода будет точно такой, какая требуется.

 

Схема и регенерация натрий катионитового фильтра ФИПА

 

В катионитовой установке обойтись без системы автоматической регенерации невозможно. Потому любой натрий катионитовый фильтр ФИПА снабжается мерным солевым баком. Соль для регенерации катионита может храниться в таком баке, либо в мокром виде, либо в сухом. То есть это могут быть таблетки, а может быть готовый соляной раствор. Для последнего вида растворителя, мерный бак производят в виде цилиндра с загрузочным отверстием через крышку. Дренаж располагается в днище. Доступ к нему перекрывают несколькими гравийными слоями. Это нужно для того, чтобы при сливе накопившегося осадка, соль очистилась от примесей ненужных. Соль засыпают в такой бак на определенный уровень, потом добавляют воду. Полученный раствор по мере необходимости добавляют в системы умягчения.

Работает подобный фильтр на ионообменном принципе. Всего работу можно образно разделить на четыре больших этапа. Это собственно умягчающий этап, перетряска катионной засыпки, регенерация и этап отмывания.

Что собой представляет каждый из этих этапов работы умягчающего фильтра? Любой катионит, который используют в ионных процессах, перенасыщен натрием по умолчанию. Воду подают в установку, она медленно просачивается через катионную засыпку. При этом происходит обмен. Соли известковости остаются в слое катионита, поменявшись местами с натрием, который уходит в мягкую воду. Данный процесс идет ровно до тех пор, пока катионит содержит натрий. Как только натрий заканчивается обменные процессы прекращаются, и наступает время регенерации (см. рис 1).

Схема противоточной (обратной) регенерации натрий катионитового фильтра

Главное назначение данной схемы - вернуть фильтру умягчающую силу. Как этого достигнуть? Вернуть прибору первоначальную умягчающую способность можно в три этапа. Это помогает хорошо разрыхлить засыпку. Перетрушенный катионит лучше впитает в себя натрий. Да и грязь вымыть поможет такой пропуск воды в обратном направлении. Богатый солью раствор помогает легко заменить натрий на соли кальция и магния. Загрязненная вода сливается в дренаж, а катионит вновь готов умягчать воду, ведь первоначальное количество натрия вновь восстановлено.

И закрепляется все это этапом отмывки. Под ним понимают промывку системы водой, для того, чтобы вымыть из катионита остатки лишней соли и грязи. Чтобы система полностью была готова к работе. На этом последнем этапе делают забор проб воды. Когда анализ таких проб показывает, что вода достигла оптимальных показателей, прибор можно запускать в работу.

В котельных натрий катионитовые фильтры ФИПА для улучшения качества умягчения и для повышения надежности используют не один этап очищения, а два. Первый делает воду мягкой до уровня двести микрограмм, а уже второй этап рассчитывают так, чтобы довести воду до того уровня умягчения, который необходим.

Может в систему добавляться еще одну схему, который называется деаэрация или дегазация. Его используют в паровых котельных или в тех отраслях, где нужна сверх очищенная вода или качественный пар без примесей.

На том же обменном принципе работы действует простейший умягчитель, который сегодня можно легко найти во многих квартирах. Это фильтр-кувшин. Тоже своего рода мини катионитовый фильтр ФИПА. И все минусы, свойственные для такого фильтра, переносятся и на большие промышленные установки. Если решите купить такой фильтр, то знайте, цена очень "кусается". Единственный фактор, который их спасает и помогает до сих пор оставаться на плаву – очень высокое качество умягчения, которое к тому же можно регулировать, просто добавляя или удаляя определенное количество катионита.

Видео по теме

Большой недостаток такой схемы умягчения воды – постоянная необходимость восстанавливать способность катионных смол к умягчению и постоянная необходимость, спустя определенный период времени полностью регенерировать засыпку. То есть данный вид умягчения громоздок, затратен, но с высоким качеством выхода. И при малом количестве воды, которое теряется при очистке. Тот же обратный осмос таким фактом похвастаться не может, там почти сорок процентов проходящей через систему воды уходит в никуда. Т.к. слишком много воды сливается в канализацию. Да и процесс умягчения протекает очень медленно. И нужен постоянно подключенный насос, чтобы нагнетать в установке обратное давление.

Таким образом, фильтр натрий катионитовый, работающий на катионите, может эксплуатироваться в котельной. Но при современном развитии очистительной отрасли, данные устройства не выдерживают конкуренции. И все больше уступают место в той же теплоэнергетике электромагнитным установкам. Но при условии, что вода требуется не питьевая. В обратном случае, катиониты опережают любые другие способы получить питьевую воду.