Самоподдерживающиеся процессы умягчения-опреснения подземной солоноватой воды

Андрей Гаральдович  Прудковский; Руслан Хажсетович  Хамизов; Ирина Владимировна  Комарова; Надежда Константиновна  Галкина

doi:10.17308/sorpchrom.2022.22/10887

Андрей Гаральдович Прудковский Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва, Россия
Руслан Хажсетович Хамизов Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва, Россия
Ирина Владимировна Комарова Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва, Россия
Надежда Константиновна Галкина Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва, Россия

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10887

Ключевые слова: самоподдерживающиеся процессы, умягчение, опреснение, катионит, сорбция, регенерация, стационарный режим

Аннотация

В работе с помощью численных экспериментов, включающих большое количество взаимосвязанных последовательных циклических процессов сорбции-регенерации на сильнокислотном катионите, смоделирована технологическая схема самоподдерживающегося процесса умягчения-опреснения многокомпонентного раствора, моделирующего состав реальной подземной солоноватой воды. Такие воды, содержащие в качестве макрокомпонентов катионы натрия, калия, кальция и магния, а также хлоридные, сульфатные и бикарбонатные анионы, распространены в природе, например, в подземных источниках Крымского полуострова. Несмотря на слабую солёность, они, тем не менее, не пригодны не только в качестве питьевой, но даже и в качестве технической для полива. В работе рассмотрен дешёвый безреагентный способ очистки подобной воды, в котором в качестве раствора для регенерации сорбционной колонны в каждом цикле используется рассол, оставшийся после опреснения. Наличие сульфатов создаёт дополнительные сложности в проведении процессов ионообменного умягчения и опреснения, так как, во-первых, в исходном растворе образуются молекулярные комплексы сернокислого магния и кальция, а во-вторых, в камерах концентрирования опреснителя может происходить отложение малорастворимых солей сульфата кальция. В связи с этим возникает необходимость удаления сульфатов, что проводится с помощью нанофильтрационных мембран, задерживающих двухзарядные ионы. Концентрат после нанофильтрации может быть использован для производства удобрений, а пермеат подаётся на опреснитель. Кроме того, в работе исследованы режимы опреснения и уточнена зависимость критерия существования самоподдерживающего процесса умягчения-опреснения от концентрации регенерационного раствора, получаемого после опреснителя.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Андрей Гаральдович Прудковский, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва, Россия

д.ф-м.н., ведущий научный сотрудник, лаборатория сорбционных методов, ГЕОХИ РАН, Москва, Россия

Руслан Хажсетович Хамизов, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва, Россия

д.х.н., чл.корр. РАН, и.о. директора ГЕОХИ РАН, зав. лабораторией сорбционных методов, ГЕОХИ РАН, Москва, Россия

Ирина Владимировна Комарова, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва, Россия

к.х.н., старший научный сотрудник, лаборатория сорбционных методов, ГЕОХИ РАН, Москва, Россия

Надежда Константиновна Галкина, Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской Академии наук, Москва, Россия

к.х.н., старший научный сотрудник, лаборатория сорбционных методов, ГЕОХИ РАН, Москва, Россия

Литература

Muraviev D.N., Khamizov R.Kh., Tikhonov N.A., J. Gómez Morales. Clean ("Green") Ion Exchange Technologies. IV. Development of Sorbent for Self-sustaining Decalcification of Mineralized Waters. Ind. Eng. Chem. Res. 2004; 43(8); 1868-1874.

Tokmachev M.G. Tikhonov N.A., Khamizov R.Kh. Investigation of cyclic self-sustaining ion exchange process for softening water solutions on the basis of mathematical modeling. React. Funct. Polym. 2008; 68(8): 1245-1252.

Khamizov R.Kh., Komarova I.V., Galkina N.K., Prudkovskii A.G. Self-Sustaining Processes of Water Softening and Desalination: Simple Two-Component Systems. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2020; 54(5): 919-930. (In Russ.)

Khamizov R. Kh., Komarova I.V., Galkina N.K., Prudkovskii A.G. Self-Sustaining Water Softening-Desalination Processes: Chloride-Sulfate Systems. Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2022; 56(2): 186-199. (In Russ.)

Komarova I.V., Galkina N.K., Prudkovskii A.G., Khamizov R.Kh. Math-ematical simulation and calculation of the process of water demineralization in industrial filter part 1. Hydrodynamics of regen-eration and washing of industrial filter. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy, 2017; 17(1): 10-19. (In Russ.)

Prudkovskii A.G., Khamizov R.Kh., Komarova I.V. Existence criteria for self-sustaining processes of water softening and desalation for simple two-component sys-tem. Sorbtsionnye I Khromatograficheskie Protsessy. 2022; 22(4): 377-385. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10564 (In Russ.)

Lurie Y.Y. Handbook of analytical chemistry. M., Chemistry, 1971. 261 p. (In Russ.)

Amir Abbas Izadpanah, Asghar Ja-vidnia. The Abilityofa Nanofiltration Membraneto Remove Hardnessand Ionsfrom Diluted Seawater. Water. 2012; 4: 283-294.