Критерии существования самоподдерживающихся процессов умягчения и опреснения воды для простой двухкомпонентной системы

Аннотация

Ещё во второй половине прошлого века возникла идея создания безреагентных процессов умягчения и очистки воды. Смысл идеи в том, что регенерация колонны после умягчения производится концентратом раствора, полученного после удаления очищенной воды. Фундаментальная причина принципиальной реализуемости подобных процессов состоит в так называемом «эффекте электроселективности», состоящим в том, что при одном и том же соотношении эквивалентных концентраций разнозарядных катионов в растворе, селективность катионита к ионам с меньшим зарядом повышается с увеличением суммарной концентрации катионов. Интерес к самоподдерживающимся процессам умягчения-опреснения (СМП) связан с новыми технологическими возможностями создания систем водоподготовки нового поколения, например, мобильных автономных установок или систем с высокой степенью извлечения пресной воды и концентрирования рассола.

Как показывают наши теоретические исследования, подобный процесс возможен при выполнении некоторых условий. Именно для уточнения этих условий нами и был поставлен численный эксперимент на простейшем нейтральном двухкомпонентном растворе, содержащим катионы кальция и натрия, а также анионы хлора. Выведены формулы для трёх критериев существования СМП-процессов.

Как показали наши расчёты, СМП-процессы возможны только в случае растворов, содержащих ограниченную концентрацию ионов кальция, которая не должна превышать одной десятой от ёмкости употребляемого сорбента. Кроме того, на характеристики самоподдерживающихся процессов, оказывают также влияние: суммарная концентрация ионов и степень концентрирования в опреснителе. Все эти условия выражены в виде критерия, который можно оценить не только по формулам, но и практически по результатам исследования первого цикла реального процесса. Результаты статьи могут быть обобщены для более сложных систем.