Система финишной очистки воды

Высокоомную обессоленную воду перед ее непосредственным использованием в прецизионных технологических процессах, например, в микроэлектронике, подвергают так называемой финишной очистке. Она заключается в освобождении воды от механических примесей, избыточного против нормы содержания органических веществ, в окончательном обессоливании и улавливании органических (микробы) и минеральных микрочастиц.

Система финишной очистки воды состоит из блока подачи воды, блока фильтров и фильтра для задержания микрочастиц. Блок подачи обессоленной воды на финишную очистку включает центробежный трехступенчатый насос, бак-накопитель и выпускной клапан, которые смонтированы на одном каркасе. Насос выполнен как моноблочный агрегат совместно с электродвигателем. Вода в количестве 0,5 м3/ч подается на блок фильтров при давлении 0,25 МПа (25 м вод. ст.).

Блок фильтров состоит из трех последовательно соединенных патронных фильтров. Первый предназначен для очистки воды от механических частиц размером 2 мкм; второй — для сорбции растворенных органических веществ; третий — для дополнительного обессоливания воды до удельного электрического сопротивления 18 МОм-см. Вода, очищенная на блоке фильтров, подается на фильтр для задержания микрочастиц. Последний состоит из пакета фильтродержателей, соединенных между собой параллельно, в которые вкладывают дисковые фильтры диаметром 142 мм.

Сорбция органических веществ. Несмотря на известную условность такого показателя, как перманганатцая окисляемость, в практике он используется для сравнительной оценки эффективности очистки воды от органических примесей. При финишной очистке воды марки В и Б до воды марки А окисляемость должна быть снижена с 1,5—2,0 до 1,0 мг Ог/л, т. е. более чем на 50%. Дополнительным и существенно информативным критерием очистки воды служит ее оптическая плотность, определенная на спектрофотометре при длине волны 220— 230 нм.

Испытания таких сорбентов, как активные угли Super-Carb производства США и отечественные угли АГ-3, АГ-5, АГ-Н, БАУ и СКТ показали, что угли, обладающие значительной зольностью (например, БАУ и СКТ) должны быть исключены из числа сорбентов, поскольку растворимые составляющие зольности будут резко укорачивать рабочий период фильтра со смешанным слоем ионитов. Угли Super-Carb и аналогичные ему угли марки АГ (практически беззольные) можно использовать в системе финишной очистки воды. Названным углям свойственен общий недостаток — замедленная кинетика сорбции, требующая резкого снижения скорости фильтрации воды. Отметим, что по показателю «оптическая плотность» вода очищается углями значительно лучше, чем по окисляемости. Это означает, что легко окисляющиеся примеси хуже сорбируются всеми углями, чем окрашенные фракции органических веществ.

Обессоливающая колонка позволяет пропускать воду со скоростью 40—50 м/ч. Таким образом совместить работу фильтра с активным углем и фильтра со смешанным слоем ионитов невозможно. Работа всей системы лимитируется наименьшей скоростью пропускания воды (8—10 м/ч).

Недостатком активированного угля является также малая эффективность его реагентной регенерации. Поэтому желательно заменять угли синтетическими пористыми сорбентами с хорошими кинетическими свойствами, например, макропористым анионитом АВ-17-2П набухаемостью 5 мл/г или его аналогом АВ-17-10П. За один рабочий цикл анионит очищает от 50 до 100 тыс. объемов обессоленной воды (окисляемость снижается с 1,5—2,0 до 0,5—1 мг 02/л). Анионит регенерируется пятью объемами 1,5 н. НС1 или столькими же объемами 6%-ного раствора NaCl в 1%-ном растворе NaOH.

Анионит АВ-17-2П работает эффективно при скоростях фильтрации 40—50 м/ч, но при этом измельчается. Поэтому для зарядки фильтра № 2 следует отбирать крупные фракции анионита, например 1,0—1,5 мм. Без заметной потери сорбционной емкости анионит АВ-17-2П работает 3—4 раза, а потом подлежит замене. Анионит АВ-17-2П не является сильноосновным анионитом: его солевые формы легко гидролизуются и поставляют на следующий обессоливающий фильтр нежелательные минеральные примеси. Поэтому перед зарядкой анионит переводят в ОН-форму тремя объемами 0,5 н. NaOH и затем отмывают обессоленной водой. В связи с гидролизуемостью анионит АВ-17-2П не используют в смешанном слое в фильтре № 3, он может выполнять только одну функцию — сорбцию органических веществ.

Эксплуатация фильтра №2 вносит значительные трудности в функционирование системы финишной очистки. Наиболее экономичной и целесообразной является глубокая очистка воды от органических примесей на стадиях предварительной очистки и на стадии обессоливания с помощью общезаводских ионообменных установок.

Глубокое обессоливание воды до удельного электрического сопротивления 18—20 МОм-см проводят с помощью фильтра № 3, в который загружено 5 л смеси анионита АВ-17-8чС и катионита КУ-2-8чС. Эти сорбенты не требуют подготовки к работе; после смешения их загружают в колонку. Рабочую обменную емкость анионита АВ-17-8чС, лимитирующую емкость смеси, принимают равной 500 мэкв/л. В обессоленной воде, подаваемой на финишную очистку, удельное электрическое сопротивление определяется главным образом содержанием бикарбонат-ионов. Кремневая кислота может присутствовать в концентрациях 0,05—0,20 мг/л в зависимости от «возраста» анионита, качества исходной воды и условий эксплуатации обессоливающей установки. Глубина удаления кремния не сказывается на электропроводимости воды. Исходя из этих данных, рассчитывают продолжительность работы фильтра № 3 системы финишной очистки воды.

Смешанный слой ионитов из фильтров финишной очистки воды можно регенерировать. При пропускании через анионит 100—200 тыс. объемов воды могут ухудшиться его кинетические свойства и, как следствие, снизиться глубина обескремнивания и обессоливания. Если после регенерации ионитов фильтр № 3 даст очищенную воду меньшего удельного сопротивления и с большим содержанием кремневой кислоты, это следует считать сигналом к замене сорбентов (замененные иониты можно использовать на установке централизованной очистки воды).

Механические примеси в обессоленной воде. Большинство дренажных устройств ионитовых фильтров имеет щели размером не менее 0,3 мм. Ионитовые материалы при эксплуатации измельчаются и в той или иной мере (в зависимости от условий работы фильтров) попадают через дренажные устройства в следующие колонны и далее в фильтрат. Механические примеси задерживаются при микрофильтрации.

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>