Физико-химические закономерности ионообменного равновесия при натрий-катионитовом умягчении минерализованных вод тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

ВИСЛОГУЗОВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

ИОНООБМЕННОГО РАВНОВЕСИЯ ПРИ НАТРИЙ-КАТИОНИТОВОМ УМЯГЧЕНИИ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД

Специальность 02.00.04 - физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ставрополь, 2003

Работа выполнена на кафедре теплотехники, теплогазоснабжения и вентиляции Северо-Кавказского государственного технического университета

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат технических наук

ГЕЙВАНДОВ ИОГАНН АРЕСТАГЕСОВИЧ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор

ЕВДОКИМОВ ИВАН АЛЕКСЕЕВИЧ

доктор технических наук, доцент

ХАЛЮТКИН ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

Ведущая

организация: Закрытое акционерное общество, научно-производственная

фирма «Люминофор», г. Ставрополь

Защита состоится «27» июня 2003 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д.212.245.03 при Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Кавказского государственного технического университета.

Автореферат разослан «_» мая 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Худоложкин В.Н.

Актуальность темы. По прогнозам отечественных и зарубежных специалистов к 2015 году в странах с хронической нехваткой воды будет проживать более половины населения планеты. За XX столетие ее потребление увеличилось в 7 раз, тогда как население планеты выросло всего втрое, т.е. пресная вода стремительно превращается в дефицитный природный ресурс. Поэтому не случайно Организация Объединенных Наций объявила 2003 год Международным годом пресной воды. В настоящее время удовлетворение потребностей человечества в пресной воде возможно только при использовании для этой цели опресненных минерализованных вод и стоков промышленных предприятий. При этом высокая степень минерализации и жесткость создают большие затруднения в процессе опреснения этих вод, поскольку требуют значительных капитальных и эксплуатационных затрат на их обессоливание, снижение которых возможно при использовании эффективных технологий опреснения.

Анализ существующих методов опреснения минерализованных вод (далее МВ) показывает, что в настоящее время наиболее эффективным является термическое опреснение с глубоким предварительным умягчением натрий-катионированием. Однако имеющиеся исследования в области ионного обмена ограничены общей концентрацией растворов до 0,1Н, а промышленный опыт глубокого натрий-катионитового умягчения МВ не имеет достаточного теоретического обоснования и опирается на эмпирические зависимости. Эти обстоятельства требуют уточнения имеющихся представлений о процессах глубокого ионообменного умягчения МВ, проведения серии экспериментальных исследований ионообменного равновесия в растворах с высокими степенями минерализации, разработки методов расчета констант равновесия и изучения физико-химических характеристик процессов ионного обмена в условиях высоких концентраций растворов солей.

Целью работы является установление физико-химических закономерностей ионообменного равновесия и разработка методических рекомендаций по расчету процессов при натрий-катионировании МВ.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Получение нового экспериментального материала по исследованию ионообменного равновесия в системе Ка+ - Са2+ - на катионите КУ-2х8 в широком интервале концентраций растворов (0,04 - 2,5Н) и усовершенствование методики его обработки.

2. Разработка новых методик расчета равновесного состава катионита по заданному равновесному составу раствора и решение обратной задачи - расчета равновесного состава раствора по заданному равновесному составу катионита.

3. Исследование влияния различных факторов на процессы умягчения воды и регенерации катионита. Создание оптимизированной схемы и математической модели работы ионообменной колонны в процессе натрий-катионитового умягчения МВ.

4. Разработка практических рекомендаций использования полученных результатов в практике ионообменного умягчения МВ.

Научная новизна работы

1. Проведены экспериментальные исследования по ионообменному равновесию в системе Ка+ - Са2+ - Mg2+ на катионите КУ-2х8 в широком диапазоне концентраций растворов от 0,04 до 2,5Н и разработана новая методика обработки экспериментальных данных.

2. На основе статистической обработки результатов экспериментов рассчитаны кажущиеся константы ионообменного равновесия для парных обменов Ка+ - Са2+ (К^ и №+ - Mg2+ (К2) и установлены аналитические зависимости этих констант от общей концентрации равновесного раствора.

3. Разработана обобщенная методика расчета равновесного состава раствора и катионита при ионном обмене в системе Ка+ - Са2+ - Mg2+ в вышеуказанном диапазоне концентраций.

4. Проведен анализ работы ионообменной колонны при натрий-катионитовом умягчении МВ, разработана математическая модель с программой расчета оптимальных технологических показателей умягчения МВ с учетом условий проведения процесса регенерации.

Практическая ценность работы. Для практического использования

предложены аналитические зависимости кажущихся констант парных ионных обменов Ка+ - Са2+ и Ка+ - М^2+ от концентрации равновесного раствора в диапазоне концентраций от 0,04 до 2,5Н.

Результаты были использованы в Авторском свидетельстве СССР 180 70 03 А1, МКИ С 02 Б 1/04 «Способ подготовки питательной воды из высокоминерализованных вод» и в патенте РФ 2014283 С1, МКИ С 02 Б 1/04 «Способ получения горячей воды из высокоминерализованных вод».

Разработанные методики расчета равновесного состава раствора и катио-нита при ионообменном умягчении МВ легли в основу программ «Равновесие-1» и «Равновесие-2», а также расчета технологических показателей на ЭВМ «Фильтроцикл» для ионообменной колонны, которые рекомендованы для использования как в учебном процессе, так и для проектирования и оптимизации промышленных технологических процессов натрий-катионитовой обработки МВ.

Полученные методики были использованы при переводе химводоочистки с традиционной двухступенчатой схемы работы на технологию непрерывного ионирования питательной воды котельной на тепличном комбинате «Южный» в г. Усть-Джегута Карачаево-Черкесской республики РФ в рамках хоздоговорных работ с участием автора.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты экспериментальных исследований ионообменного равновесия в системе Ка+ - Са2+ - Mg2+ на катионите КУ-2х8 в диапазоне концентраций равновесного раствора 0,04 - 2,5Н.

2. Аналитическая зависимость кажущихся констант парных ионных обменов Ка+ - Са2+ и Ка+ - Mg2+ от концентрации равновесного раствора.

3. Методика расчета ионообменного равновесия, равновесного состава раствора и катионита в тройной системе ионного обмена Ка+- Са2+- Mg2+ и практические рекомендации по ее применению.

4. Методика расчета и математическая модель процесса натрий-катионитового умягчения МВ в ионообменной колонне.

5. Результаты анализа эффективности процесса натрий-катионитового умягчения МВ в ионообменной колонне, полученные с использованием предложенной математической модели процесса.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: конференциях по итогам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава СевероКавказского государственного технического университета; региональных научно-технических конференциях «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону»; научной конференции профессорско-преподавательского состава факультета электронно-энергетических систем и кафедры электроснабжения филиала СтПИ г. Невинномысска; научно-практической конференции специалистов СНГ в г. Уфе; всесоюзной научной конференции по проблемам энергетики и теплотехнологии в МЭИ в г. Москва; международной научно-практической конференции «Строительство-2001» в г. Ростов-на-Дону.

Публикации. По результатам выполненной работы опубликовано 8 статей и 15 тезисов к докладам на научных конференциях, получено 1 авторское свидетельство и 1 патент на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Общий объем работы составляет 169 страниц машинописного текста, который содержит 30 рисунков и 3 таблицы. Библиографический список состоит из 136 наименований.

Содержание работы. Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, научная новизна, практическая ценность результатов и их апробация, кратко излагается содержание диссертации.

В первой главе проведен анализ литературных данных по применению ионообменных технологий для обработки природных и сточных вод, проблемам использования МВ в промышленности и коммунальном хозяйстве, приведен средний ионный состав океанской и морской воды. Дан анализ различных методов опреснения и умягчения МВ и показано, что наибольшее распространение получил метод термического опреснения МВ, для повышения экономи-

ческой эффективности которого используется их предварительное умягчение. Рассмотрены различные методы умягчения МВ и установлено, что наибольшую эффективность имеет метод натрий-катионитного умягчения таких вод с применением специальных катионитов (КУ-2х8, КБ-4 и др.), а также специальных технологических схем и режимов работы установок, совершенствование и оптимизация которых невозможны без учета основных закономерностей процесса ионного обмена в МВ.

Обзор существующих методов по исследованию ионного обмена на ка-тионитах показывает, что они ограничены в основном концентрацией раствора до 0,1Н, в связи с чем поставлена задача исследования статического ионообменного равновесия в системе Ка+ - Са2+ - Mg2+ на катионите КУ-2х8 в диапазоне концентраций растворов хлоридов и сульфатов от 0,04 до 2,5Н.

В итоге, на основе современной теории статики ионного обмена, описаны основные закономерности и методики определения констант ионообменного равновесия при натрий-катионитовом умягчении воды.

Для парного обмена химическая реакция, характеризующая равновесие концентраций обменивающихся ионов в фазе раствора и в фазе катионита, имеет вид:

г2Я\К+21 + ^К+22 5 ^Я|К2+ 22 + г2К+21, (1)

где Я - одновалентная группа, соединенная с нерастворимым основанием зерна

катионита; К], К2 - обменивающиеся катионы; 2], 22 - заряды (валентности) катионов.

Для описания ионообменного равновесия использовано уравнение Б.П. Никольского, полученное на основе закона «действующих масс»

М. К (2)

№ = К'+2 (а,) + (2)

где а1 и а2 - активности катионов К+21 и К+22 в ионите при равновесии; а] и а2 - активности катионов К1+21 и К+22 в растворе при равновесии; К]-2 - термодинамическая константа ионообменного равновесия для обмена первого катиона из ионита на второй - из раствора при постоянной температуре.

Если заменить активности концентрациями соответствующих ионов, можно получить величину «кажущейся» константы ионообменного равновесия, значение которой может быть экспериментально определено как:

к = к (/£ еГ -(с,)2 (/,У2 (3)

К'-2"К'-2 /Г^2 -С)МЛГ (3)

где е, и е2 - равновесные концентрации первого и второго иона в ионите на

грамм сухого катионита (г с.к.), мг экв/ ; С1 и С2 - равновесные концентра-

ции первого и второго ионов в растворе, мг экул; /,, /2, / и /2 - коэффициенты активности соответствующих ионов в фазе ионита и раствора, учитывающие отклонения ионообменного равновесия от идеального.

Вторая глава содержит основные задачи, программу и методику экспериментального исследования ионообменного равновесия при умягчении МВ. Для проведения экспериментального исследования выбран катионит КУ-2х8 с исходной концентрацией только одного катиона, т.е. в Са или М^ - форме. Исследование равновесия проводилось на растворах хлоридов натрия, кальция и магния в диапазоне концентраций от 40 до 2500 мг экв/л. При составлении исходных растворов использовались как чистые растворы отдельных электролитов (хлоридов натрия, кальция или магния), так и парные смеси этих электролитов, а также растворы, содержащие тройную смесь этих электролитов.

Для проведения эксперимента использована стандартная методика исследования ионообменного равновесия в статических условиях, широко применяемая многими исследователями. После достижения равновесия химическим анализом определялся состав равновесной фазы раствора по катионам кальция и магния. Состав фазы катионита рассчитывался по концентрациям обменивающихся катионов в исходном и равновесном растворах, с учетом исходной концентрации катионов одного типа для принятой в опыте формы катионита. В этих расчетах учитывались также величина необменного поглощения катионов и изменение влажности набухшего катионита в растворе.

Общая концентрация равновесного раствора в каждом опыте определялась из уравнения:

( Ж0 ^ 0 авл • е 1 -

0 К к но ч 100, С = с0 • _Р___V_¿. мг экв/

р" р V, V, -10-3 , 7

(4)

где С^ - полная концентрация исходного раствора, мг эк^л; V, - полный объем

исходного раствора, мл; V, - суммарный объем равновесного раствора; dKl -

масса влажного катионита в навеске, г; Жк - влажность набухшего катионита в

равновесном растворе, % ; ено - величина необменного поглощения катионов,

мг экв/

/ г. с .к.'

Концентрация катионов Са , Mg2+ и Ка в фазе равновесного катионита

определялась из уравнений:

т. т.0 dвл (Жк0 Жк 100 - Ж ^

V0 = Vр • —---к---— , мл; (5)

р 0 рв V 100 100 100 - Жк) у '

10-3

0

е = е° +(с 0 •V0 - С •V )--—- мг экв

ек 2 ек 2^\Ур 2 > 2 ^р 2 / 0 Л' /

d Т •

1 - С

V 10°У

г. с. к.

(6)

е 3 = е- е , - е 2, мг экв/ , (7)

3 1 2 г. с. .

где ре - плотность воды, равная рв = 1 ^^; Ж - влажность исходного катионита в навеске, %; в°2 - концентрация ионов М^+ в исходном катионите,

мг экв/ ; с 02 - концентрация катионов М^+ в исходном растворе, мг экв/ г. с. к.

к 2

с. к.- ~Р2 -------------------о -------—/л

Vр02 - объем исходного раствора MgCl2, мл; С 2 - концентрация катионов М^+

в равновесном растворе, мг экул; ек3 - концентрация катионов Иа в равновесном катионите, мг экв/ ; е - суммарная концентрация всех катионов в рав-

г. с . к.

/ 2+ новесном катионите, мг экуг с к ; ек1 - концентрация катионов Са в равновес-

/ 2+ ном катионите, мг экв/ ; е 2 - концентрация катионов Mg в равновесном

г. с . к.

катионите, мг экв/ .

г. с . к.

По полученным результатам определена методика и программа последующей обработки экспериментальных данных, и, разработаны на основе анализа опытных значений, соответствующие методики расчета статистического равновесия при ионном обмене.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований ионообменного равновесия. После обработки экспериментальных данных результаты каждого опыта оценивались по их статистической достоверности. Всего было признано достоверными 456 опытов, характеристики которых были внесены в таблицы исходных данных. Из них 372 опыта были выполнены в системе тройного обмена (Ка+, Са2+ и М^2+), 50 опытов в системе парного об-

I 2+ 2+ 2+

мена Ка - Са и 34 опыта в системе парного обмена Ка - Mg . При этом в 374 опытах использовался катионит в Ка-форме, для 74 опытов использовался катионит в Са-форме, а в 9 опытах использовался катионит в Mg-форме. Всего в опытах было использовано 14 значений средней концентрации исходного раствора, равномерно распределенных в интервале от 42 до 2500 мг экв/л ■

Четвертая глава посвящена разработке методики определения констант ионообменного равновесия по результатам экспериментальных исследований, а также статистической обработке полученных результатов и получению расчетных зависимостей, пригодных для практического использования.

Величина «кажущихся» констант ионообменного равновесия для парных обменов Ка+ - Са2+ и Ка+ - Mg2+ определялась по уравнению (3), которое после соответствующих преобразований и имеет вид:

2 С„ -10-3

К _ к К\ . ^ Ма+ . ^Р ^ г с. к/ • /о\

-Са2+ Л1 „2 а г р ' / мГ (8)

"К3 "Р1 J Са2+ СК

К _ К _ аК2 аР3 ^Ыа+ СР '10 г с. к/ /0\

2+ 2 „2 „ г е ' /мл> (9)

Ык 3 "Р 2 и м& 2+ еК

где ак1, ак2 и ак3 - относительные эквивалентные концентрации ионов Са2+, Mg2+ и Ка+ в равновесном катионите; ар1, ар2 и ар3 - относительные эквивалентные концентрации тех же ионов в равновесном растворе.

Входящие в уравнения (8) и (9) отношения ионных коэффициентов активности заменены отношениями средних ионных коэффициентов активности соответствующих солей в соответствии с уравнениями:

■^Ыа + _ (±)шС! ^Ыа + _ (/±)тСI

1Са 2+ (±)СаС12 ^ 2+ (±) ^РЬ

Средние ионные коэффициенты активности указанных электролитов определялись по справочным данным, которые были обработаны с использованием третьего приближения уравнения Дебая-Хюккеля.

При этом ионная сила равновесного раствора определялась из уравнения:

I = [l + 0,5(api +«р2)]• Ср • 103. (11)

Используя указанную методику, для каждого опыта отдельно, определены значения «кажущихся» констант ионообменного равновесия.

Для определения характера зависимости величины констант равновесия K1 и K2 от характеристик концентрации раствора (Ср и I) была выполнена статистическая обработка экспериментальных данных по всему массиву 456 опытов на ЭВМ в системе «Microsoft Excel», с помощью которой определялись коэффициенты в уравнении нелинейной регрессии по методу «наименьших квадратов». Результаты статистической обработки экспериментальных данных, представлены на рисунке 1 и уравнениями (12) и (13)

K1 = 1,5223 + 0,7149^ • 10-3 )-0,0704(cp • 10-3 )2; (12)

K2 = 0,6336 + 0,0689(cp • 10 -3 )-0,0808(cp • 10-3 )\ (13)

При одинаковой концентрации раствора Ср среднеквадратичное относительное отклонение экспериментальных значений величин констант K1 и K2 от значений, рассчитанных по уравнениям (12) и (13), составляет для K1 - 7,12%, для K2 - 5,59%. При тех же условиях среднеарифметическое относительное отклонение составляет для K1 - ±5,02%, для K2 - ±3,43%, что показывает высокую степень достоверности уравнений (12) и (13) и позволяет рекомендовать их для дальнейших расчетов.

В пятой главе выполнена разработка методик и программ практических расчетов технологических показателей натрий-катионитового умягчения МВ на основе уравнений ионообменного равновесия, а также проведено исследование эффективности данного процесса с использованием методов математического моделирования.

К, г-с-к? 3,5

3

2,5

2

1,5

1

0,5 0

МП

• ^-тройной обмен а ^-тройной обмен 0 ^,-двойной обмен л ^-двойной обмен

• •

0

С

мгэкв.

Рисунок I

500 1000 1500 2000 2500

Зависимость «кажущихся» констант ионообменного равновесия для парных обменов от концентрации равновесного раствора Кх - обмен N3+ - Са2+, К2 - обмен -

ю

При выполнении расчета - состава равновесного катионита по заданному составу равновесного раствора (расчет "Равновесие-1"), и обратного расчета -состава равновесного раствора по заданному составу равновесного катионита (расчет "Равновесие-2") использовалась система уравнений (8) и (9), дополненная двумя уравнениями эквивалентности и электронейтральности ионного обмена в растворе и катионите:

ар1 + ар 2 + ар 3

1,

ак1 +ак 2 +ак 3 =1.

Введем следующие обозначения:

- коэффициенты ионообменного равновесия парных обменов Ка+

(14)

(15)

Са2+ и

Ш+ - Mg2+

К1 =

К1

с„ - 10-3 /д2 +

р •> Ыа

К 2 =

К 2

с» - 10-3 /2 +

р •' Ыа

(16)

/с

/иё 2+

'к Jсa 2+ "к

- эквивалентная доля ионов жесткости в общей концентрации ионов в растворе и катионите

ар = ар1 + ар 2, ак = ак1 + ак 2; (17)

- эквивалентная доля концентрации ионов кальция в общей концентрации ионов жесткости в растворе и катионите

ар

1р1 ак1 Чр = —, Чк =

а

ак

(18)

■р ~1к

Решая систему уравнений (8), (9), (14) и (15), с учетом принятых обозначений (16), (17) и (18), можно найти состав равновесного раствора и катионита. В расчете «Равновесие-1» задаются ар, др и Ср, рассчитываются ак, дк:

у/Л + 0,25 - 0,5 1--

Чк =

Чр

Чр - Чр

р' К

Л = [ •Чр + К 2-(1 - Чр )]■

ар

((-а) ■

(19)

(20) (21)

В расчете «Равновесие-2» задаются ак, чк и Ср , рассчитываются ар, чр:

, у/Б + 0,25 - 0,5

_1 ---А-' (22)

Чк

чр _

Б -

Чк +(1 - Чк )-Кт (23)

К 2

(^ + 1 -11к ак

\ К1 К2 у

(1 -а ) (24)

По приведенным выше методикам были разработаны программы «Равно-весие-1» и «Равновесие-2» для расчета на ЭВМ.

На рисунках 2, 3, 4 представлены результаты расчетов по программам «Равновесие-1» и «Равновесие-2», выполненные для наиболее характерных концентраций и жесткости равновесных растворов.

Анализ полученных зависимостей показывает, что катионы жесткости преимущественно поглощаются катионитом, по сравнению с катионами натрия, вследствие концентрационно-валентного эффекта.

С ростом концентрации раствора влияние этого фактора уменьшается, но сохраняется до достаточно высоких концентраций. При этом катионы кальция поглощаются катионитом лучше, чем катионы магния, что объясняется большим сродством катионов кальция к активным группам катионита КУ-2х8.

Для разработки математической модели умягчения МВ был выполнен анализ технологических операций этого процесса в вертикальной ионообменной колонне с неподвижным слоем катионита. На рисунке 5 показана схема ионообменной колонны и характеристики процессов умягчения и регенерации.

Технологические показатели умягчения в ионообменной колонне определялись при условии использования полной обменной емкости катионита, что достигается в многоступенчатых схемах обработки МВ и рассчитывается по уравнениям. Полная обменная емкость поглощения катионита равна:

Еп - ЕН - е: ; (25)

где ЕНК и Е: - емкости поглощения катионита, равновесного с исходной и умягченной МВ определяются из уравнений (26) и (27):

Рисунок 2 - Зависимость характеристики состава катионита (ак) от характеристик состава раствора (ар, % и Ср) при ионообменном равновесии на катионите

КУ-2х8 (программа «Равновесие-1»)

Рисунок 3 - Зависимость характеристики раствора (ар) от характеристик катионита (ар и qK) и раствора (Ср) при ионообменном равновесии на катионите

КУ-2х8 (программа «Равновесие-2»)

О 100 200 300 400 500 600 Сру;

Рисунок 4 - Зависимости удельного объема умягченной воды Уу и кратности расхода реагента на регенерацию ур первой ступени умягчения от суммарной концентрации всех обменивающихся ионов в умягчаемой воде и начальной жесткости исходной

минерализованной воды на входе в ионообменную колонну Ж^

EH = (1 -Wo)p*а ''1°3; (26)

Ек=(1 - Wo -103' (27)

где s - порозность зернистого слоя катионита; рк - плотность зерен набухшего

катионита в слое, г/ 3.

/см

Остаточная (или конечная) жесткость умягченной воды и удельная выработка умягченной воды в одном фильтроцикле равны

Жу =а;у-Су, мг экв/л ; (28)

Е 3 V =-п--V м

y Ж"ру -Жкру ' сн' /м3 к/ (29)

,3

где VCH - удельный расход умягченной воды на собственные нужды, м , 3

/ м к.

Входящие в уравнения (25), (29) величины относительных эквивалентных концентраций определяют по следующей методике:

- ану определяют по программе «Равновесие-1» при заданном составе исходной в°ды а, qHpy , Сру)

аку = аККр =(1 - nр а =(1 - nр а ; (3°)

- np - степень регенерации катионита по данным предыдущих исследований из

уравнения:

np = 1 -exp[dp • (o,°155-Wp -°,381)-1,38• анкр

(°,691 + 0,°235 • dpCpp-1°-3 ) + 1,723 + °,18' Cpp-1°-3 Wp +(p-WP ) + ((-1o3-аНр)

(31)

где Wp - скорость пропускания регенерационного раствора через слой катионита, уЧ ; аНр - относительная эквивалентная начальная концентрация ионов жесткости в полностью «истощенном» катионите перед регенерацией, экв. доли. Из условия равновесия катионита с исходной умягченной водой при полном "истощении" катионита в ионообменной колонне следует анр = аly ; d -

удельный расход реагента на регенерацию, кг эк^м3 к (г экв/л к); Срр - полная

концентрация всех обменивающихся ионов в регенерационном растворе, мг экв/п ; а"ру - определяют по программе «Равновесие-2» при характеристиках

заданного состава отрегенерированного катионита (аку, qку, Сру).

Аналогичным методом, с использованием эквивалентных относительных концентраций катионов в равновесном регенерационном растворе и катионите определяют технологические характеристики процесса регенерации.

На основе представленных методик разработана программа расчета технологических показателей на ЭВМ «Фильтроцикл» для одной ионообменной колонны. С использованием этой программы проведено изучение влияния различных характеристик операций умягчения воды и регенерации катионита на технологические показатели работы ионообменной колонны для наиболее характерных составов МВ и условий проведения процесса регенерации. Исследования проведены отдельно для первой ступени умягчения, в которой снимается основная часть жесткости исходной воды, и для второй ступени, в которой осуществляется глубокое доумягчение МВ после первой ступени. Например, на рисунках 6 и 7 показаны зависимости технологических показателей процесса умягчения для первой и второй ступени умягчения.

Анализ результатов математического моделирования показывает хорошее совпадение их с данными других авторов, полученными в процессе испытаний

промышленных и экспериментальных установок по натрий-катионитовому умягчению МВ.

гэкв

„ х Чп ( PF а Г W, £ Рк Чъ у г сн

0.2 1700 4 А 0.59 1.27 0.92 2 2,353

.мгэкв/ ГУ ' л

О 100 200 300 400 500 600 СРГ 'W ЭК%

Рисунок 6 - Зависимость показателей работы первой ступени умягчения - Еп и Жрук от характеристик исходной минерализованной воды

Сру и ЖруН

г же

Яру" Срр «Р £ Рк Ve,

0,95 1700 8 1 0,39 1,27 0,92 2 4,706

мгэкв/ Жру ж

О 100 200 300 400 500 600

Рисунок 7 - Зависимость показателей работы второй ступени умягчения -

Еп и Жрук от характеристик частично умягченной воды после первой ступени умягчения Сру и Жрун

Основные результаты и выводы:

1. Получены результаты экспериментальных исследований ионообменного равновесия в системе Ка+ - Са2+ - на катионите КУ-2х8 в диапазоне общей концентрации равновесного раствора от 0,04 до 2,5Н.

2. Рассчитаны значения «кажущихся» констант равновесия парного ионного обмена Ка+ - Са2+ и Ка+ - Mg2 и найдены их аналитические зависимости от общей концентрации равновесного раствора.

3. Разработана обобщенная методика расчета состава равновесного раствора и равновесного катионита при ионообменном равновесии в тройной системе Ка+ - Са2+ - Mg2+ на катионите КУ-2х8.

4. Разработана математическая модель процессов умягчения исходной МВ и регенерации истощенного катионита.

5. Впервые получены пригодные для практического применения аналитические зависимости констант парного ионного обмена Ка+ - Са2+ и Ка+ - Mg2+ на катионите КУ-2х8 и обобщенная методика расчета равновесных составов раствора и катионита в диапазоне концентраций 0,04 - 2,5Н.

6. Разработана математическая модель работы ионообменной колонны и программа «Фильтроцикл» расчета на ЭВМ технологического процесса натрий-катионитового умягчения МВ, которая может быть использована для оптимизации технологических показателей работы ионообменной колонны в широком диапазоне минерализации исходной воды и условий проведения процесса регенерации.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гейвандов И.А., Бобкова Э.А., Вислогузов А.Н. Методы решения системы дифференциальных уравнений динамики ионообменной сорбции на ЭВМ. // Материалы XIX конференции по итогам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава за 1989 г. 2ч. Ставрополь, 1990. С. 106-107.

2. Методика расчёта показателей ионообменного умягчения минерализованных вод на катионите КУ-2. Химия и технология воды. // Гейвандов И.А., Воронин А.И., Стоянов Н.И., Вислогузов А.Н., Киев, 1991. Т.13. № 6. С. 499-503.

3. Сокращение потерь теплоты при получении питательной воды из высокоминерализованных вод. Интенсивное энергосбережение в промышленной тепло-технологии / Тезисы докладов 3-й Всесоюзной научной конференции по проблемам энергетики теплотехнологии. Гейвандов И.А., Воронин А.И., Стоянов Н.И., Вислогузов А.Н., М.: Издательство МЭИ, 1991. С. 62.

4. Сокращение потерь тепла при получении питательной воды из высокоминерализованных вод. // Кокс и химия. Гейвандов И.А., Воронин А.И., Стоянов Н.И., Вислогузов А.Н., 1992. № 7. С. 33-35.

5. Установка подготовки питательной воды нефтепромысловых парогенераторов из высокоминерализованных пластовых вод и оптимизация технологических режимов с применением ЭВМ. // Сборник докладов научной конференции профессорско-преподавательского состава факультета электронно-энергетических систем и кафедры электроснабжения филиала СтПИ г. Невин-номысска. Гейвандов И.А., Гейвандов А.И., Злыгостев Е.Е., Воронин А.И., Стоянов Н.И., Вислогузов А.Н., Ставрополь, 1992. С. 33-38.

6. Вислогузов А.Н., Бабин П.Р. Результаты опытной эксплуатации промышленной установки непрерывного ионирования на тепличном комбинате «Южный». // Сборник докладов научной конференции профессорско-преподавательского состава факультета электронно-энергетических систем и кафедры электроснабжения филиала СтПИ г. Невинномысска. Ставрополь, 1992. С. 38-42.

7. Использование пластовых высокоминерализованных вод в тепловых методах повышения нефтеотдачи. Совершенствование систем водоснабжения и канализации НПЗ и НХЗ. / Гейвандов И.А., Воронин А.И., Стоянов Н.И., Вислогузов А.Н., Гейвандов А.И., Злыгостев Е.Е. // Материалы научно-практической конференции специалистов СНГ 17-19 ноября 1992 г. Уфа, 1992. С. 55-57.

8. А/С № 1807003 А1 07.04.93. Способ подготовки питательной воды из высокоминерализованных вод. / Гейвандов И. А., Вислогузов А.Н., Воронин А.И., Стоянов Н.И., Злыгостев Е.Е., Гейвандов А.И.

9. Патент РФ № 2014283 С1 15.06.94. Способ получения горячей воды из высокоминерализованных вод. / Гейвандов И. А., Вислогузов А.Н., Воронин А.И., Стоянов Н.И., Злыгостев Е.Е., Гейвандов А.И.

10. Вислогузов А.Н., Гейвандов И.А. Расчёт высоты слоя переменной концентрации катионита на высокоминерализованных водах с использованием массо-обменных коэффициентов диффузии. Ставропольский государственный технический университет. - Ставрополь, 1995. (Деп. № 2006-В95). 19 с.

11. Вислогузов А.Н., Евсеева И.В., Гейвандов И.А. Методика решения системы уравнений при ионообменной обработке высокоминерализованных вод. Ставропольский государственный технический университет. - Ставрополь, 1995. (Деп. № 2005-В95), 19 с.

12. Вислогузов А.Н., Гейвандов И.А. Взаимосвязь коэффициентов скорости внешней и внутренней диффузии в динамике ионообменной сорбции. / Тезисы докладов XXV научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1994 год. Т.3, Ставрополь: СтПИ, 1995. С. 27-28.

13. Вислогузов А.Н. Экспериментальное исследование ионообменной обработки высокоминерализованных вод и обработка полученных результатов на ЭВМ. / Тезисы докладов XXVI научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1995 год, посвящённой 25-летию создания вуза Т. 2, Ставрополь: СтПИ, 1996. С. 196.

14. Вислогузов А.Н., Воронин А.И. Определение основных факторов, влияющих на процесс регенерации в области натрий-катионитного умягчения высокоминерализованных вод. / Тезисы докладов XXVII научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1996 год, Т. 2. Ставрополь: СГТУ, 1997. С. 81.

15. Гейвандов И. А., Вислогузов А.Н., Дроздова И.В. Математическое моделирование ионного обмена при обработке высокоминерализованных вод натрий-катионированием. / Материалы ХХ1Х научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1998 год. Ставрополь: СГТУ, 1999. С. 208210.

16. Вислогузов А.Н., Воронин А.И. Состояние теоретических исследований в области диффузионных процессов ионообменного умягчения высокоминерализованных вод. / Материалы ХХ1Х научно-технической конференции по результатам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1998 год. Ставрополь: СГТУ, 1999. С. 210211.

17. Вислогузов А.Н., Гейвандов И.А. Методика создания упрощённой математической модели процесса регенерации фильтров ионообменной обработки высокоминерализованных вод. / Материалы III региональной научно-технической конференции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону». Ставрополь: СевКавГТУ, 1999. С. 77.

18. Вислогузов А.Н., Гейвандов И. А. Оценка эффективности процесса регенерации ионообменных фильтров в процессах Ка-катионитного умягчения минерализованных вод. / Материалы III региональной научно-технической конференции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону», Ставрополь: СевКав-ГТУ, 1999. С. 78-79.

19. Вислогузов А.Н., Характеристика установки для исследования диффузии в процессах регенерации Ка-катионитных фильтров. / Материалы XXX научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов за 1999 год, Ставрополь: СевКавГТУ, 2000. С. 125-126.

20. Гейвандов И. А., Вислогузов А.Н., Кремлев Д.В. Практическое использование коэффициентов активности электролитов в расчетах процессов ионообменной обработки воды для теплоэнергетического оборудования. Материалы V региональной научно-технической конференции «Вузовская наука СевероКавказскому региону», Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. С. 80-81.

21. Вислогузов А.Н., Стоянов Н.И., Гейвандов И.А. Исследование необменного поглощения в реакциях ионного обмена на катионите КУ-2х8. Научные школы и научные направления СевКавГТУ. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. С. 238-241.

22. Вислогузов А.Н., Гейвандов И.А. Использование минерализованных природных и сточных вод для водоснабжения промышленных теплоэнергетических объектов. «Строительство-2001». / Материалы международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону: РГСУ, 2001. С. 129-130.

23. Определение отношения ионных коэффициентов активности электролитов в расчетах процессов ионообменной обработки воды. / Вислогузов А.Н., Гейвандов И.А., Кремлев Д.В., Чумовицкая С.В. // Сборник научных трудов СевКав-ГТУ. Серия «Физико-химическая», Выпуск 6, Ставрополь, 2002. С. 25-28.

24. Исследование ионообменного равновесия при натрий-катионитовом умягчении минерализованных вод в теплоэнергетике / Вислогузов А.Н., Гейвандов И.А., Стоянов И.А., Кремлёв Д.В., Аборнев Д.В. // Материалы VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. С. 94-95.

25. Исследование ионообменного равновесия при натрий-катионитовом умягчении минерализованных вод / Вислогузов А. Н., Гейвандов И. А., Стоянов Н.И, Кремлев Д.В., Аборнев Д.В. // Вестник СевКавГТУ. Серия «Физико-химическая» №1(7). - Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. С. 35-40.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ИОНООБМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД.

1.1. Проблемы использования минерализованных вод в промышленности и коммунальном хозяйстве.

1.2. Обзор исследований по умягчению минерализованных вод для термоопреснительных установок и теплогенераторов

• теплоэнергетических установок.

1.3. Основные закономерности ионообменного равновесия при натрий-катионитовом умягчении минерализованных вод.

ГЛАВА 2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИОНООБМЕННОГО РАВНОВЕСИЯ ПРИ

• УМЯГЧЕНИИ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД.

2.1. Основные задачи и программа экспериментального исследования ионообменного равновесия при умягчении минерализованных вод.

2.2. Методика проведения экспериментальных исследований ионообменного равновесия.

• 2.2.1. Подготовка катионита КУ-2х8 к исследованию.

2.2.2. Подготовка исходных растворов.

2.2.3. Проведение опыта по установлению ионообменного равновесия.

2.2.4. Методика выполнения химических анализов.

2.3. Методика обработки результатов экспериментальных исследований.

2.3.1. Условные обозначения основных характеристик экспериментальных исследований.

2.3.2. Определение и расчет основных характеристик экспериментальных исследований.

2.3.3. Оформление сводных таблиц результатов экспериментальных исследований.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ИОНООБМЕННОГО РАВНОВЕСИЯ.

3 Л. Общая характеристика групп опытов по параметрам катеонита и исходных растворов.

3.2. Сводные таблицы данных экспериментальных исследований.

ГЛАВА 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТ ИОНООБМЕННОГО РАВНОВЕСИЯ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Основные уравнения для расчета констант равновесия парного ионного обмена.

4.2. Расчет отношений коэффициентов активности обменивающихся катионов в фазе раствора.

4.3. Определение кажущихся констант ионообменного равновесия по данным экспериментальных исследований.

ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ТЕХНО ЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАТРИЙ

КАТИОНИТОВОГО УМЯГЧЕНИЯ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД НА

ОСНОВЕ УРАВНЕНИЙ ИОНООБМЕННОГО РАВНОВЕСИЯ.

5.1. Расчет концентраций ионов Са2+, Mg2+ и Иа+в катионите и равновесном с ним растворе по данным экспериментальных исследований.

5.2. Основные технологические показатели и характеристики процесса натрий-катионитного умягчения минерализованных вод.

5.3. Методика расчета технологических показателей натрий-катионитового умягчения минерализованных вод в ионообменной колонне.

5.4. Исследование эффективности натрий-катионитового умягчения минерализованных вод с использованием математической модели процесса.

Актуальность темы

По прогнозам отечественных и зарубежных специалистов к 2015 году в странах с хронической нехваткой воды будет проживать более половины населения планеты. За XX столетие ее потребление увеличилось в 7 раз, тогда как население планеты выросло всего втрое, т.е. пресная вода стремительно превращается в дефицитный природный ресурс. Поэтому не случайно Организация Объединенных Наций объявила 2003 год Международным годом пресной воды. В настоящее время удовлетворение потребностей человечества в пресной воде возможно только при использовании для этой цели опресненных минерализованных вод и стоков промышленных предприятий. При этом высокая степень минерализации и жесткость создают большие затруднения в процессе опреснения этих вод, поскольку требуют значительных капитальных и эксплуатационных затрат на их обессоливание, снижение которых возможно при использовании эффективных технологий опреснения.

Анализ существующих методов опреснения минерализованных вод показывает, что в настоящее время наиболее эффективным является термическое опреснение с глубоким предварительным умягчением натрий-катионированием. Однако имеющиеся исследования в области ионного обмена ограничены общей концентрацией растворов до ОДН, а промышленный опыт глубокого натрий-катионитового умягчения минерализованных вод не имеет достаточного теоретического обоснования и опирается на эмпирические зависимости. Эти обстоятельства требуют уточнения имеющихся представлений о процессах глубокого ионообменного умягчения минерализованных вод, проведения серии экспериментальных исследований ионообменного равновесия в растворах с высокими степенями минерализации, разработки методов расчета констант равновесия и изучения физико-химических характеристик процессов ионного обмена в условиях высоких концентраций растворов солей.

Цель работы

Установление физико-химических закономерностей ионообменного равновесия и разработка методических рекомендаций по расчету процессов при натрий-катионировании минерализованных вод.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Получение нового экспериментального материала по исследованию ионообменного равновесия в системе - Са2+ - 1У^2+ на катионите КУ-2х8 в широком интервале концентраций растворов (0,04 - 2,5Н) и усовершенствование методики его обработки.

2. Разработка новых методик расчета равновесного состава катионита по заданному равновесному составу раствора и решение обратной задачи - расчета равновесного состава раствора по заданному равновесному составу катионита.

3. Исследование влияния различных факторов на процессы умягчения воды и регенерации катионита. Создание оптимизированной схемы и математической модели работы ионообменной колонны в процессе натрий-катионитового умягчения вод с высокой минерализацией.

4. Разработка практических рекомендаций использования полученных результатов в практике ионообменного умягчения воды.

Научная новизна работы

1. Проведены экспериментальные исследования по ионообменному равновесию в системе Ыа+ - Са2+ - на катионите КУ-2х8 в широком диапазоне концентраций растворов от 0,04 до 2,5Н и разработана новая методика обработки экспериментальных данных.

2. На основе статистической обработки результатов экспериментов рассчитаны кажущиеся константы ионообменного равновесия для парных обменов Ыа+ - Са2+ (К{) и Ыа+ - 1У^2+ (К2) и установлены аналитические зависимости этих констант от общей концентрации равновесного раствора.

3. Разработана обобщенная методика расчета равновесного состава раствора и катионита при ионном обмене в системе Иа+ - Са2+ - М§2+ в вышеуказанном диапазоне концентраций.

4. Проведен анализ работы ионообменной колонны при натрий-катионитовом умягчении минерализованных вод, разработана математическая модель с программой расчета оптимальных технологических показателей умягчения этих вод с учетом условий проведения процесса регенерации.

Практическая ценность работы

Для практического использования предложены аналитические зависимости кажущихся констант парных ионных обменов Na+ - Са2+ и Na+ - Mg2+ от концентрации равновесного раствора в диапазоне концентраций 0,04 - 2,5Н.

Результаты были использованы в Авторском свидетельстве СССР 180 70 03 А1, МКИ С 02 F 1/04 «Способ подготовки питательной воды из высокоминерализованных вод» и в патенте РФ 2014283 С1> МКИ С 02 F 1/04 «Способ получения горячей воды из высокоминерализованных вод».

Разработанные методики расчета равновесного состава раствора и катио-нита при ионообменном умягчении легли в основу программ «Равновесие-1» и «Равновесие-2», а также расчета технологических показателей на ЭВМ «Фильтроцикл» для ионообменной колонны, которые рекомендованы для использования, как в учебном процессе, так и для проектирования и оптимизации промышленных технологических процессов натрий-катионитовой обработки минерализованных вод.

Полученные методики были использованы при переводе химводоочистки с традиционной двухступенчатой схемы работы на технологию непрерывного ионирования питательной воды котельной на тепличном комбинате «Южный» в г. Усть-Джегута Карачаево-Черкесской республики РФ в рамках хоздоговорных работ с участием автора, что подтверждается актом о внедрении, приведенном в приложении 4.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты экспериментальных исследований ионообменного равновесия в системе Na+ - Са2+ - Mg2+ на катионите КУ-2х8 в диапазоне концентраций равновесного раствора 0,04 - 2,5Н.

2. Аналитическая зависимость кажущихся констант парных ионных обменов - Са2+ и Ыа+ - М§2+ от концентрации равновесного раствора.

3. Методика расчета ионообменного равновесия, равновесного состава раствора и катионита в тройной системе ионного обмена Ыа+- Са2+- и практические рекомендации по ее применению.

4. Методика расчета и математическая модель процесса натрий-катионитового умягчения минерализованных вод в ионообменной колонне.

5. Результаты анализа эффективности процесса натрий-катионитового умягчения воды в ионообменной колонне, полученные с использованием предложенной математической модели процесса.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: конференциях по итогам научно-исследовательской работы профессорско-преподавательского состава Северо-Кавказского государственного технического университета; региональных научно-технических конференциях «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону»; научной конференции профессорско-преподавательского состава факультета электронно-энергетических систем и кафедры электроснабжения филиала СтПИ г. Невинномысска; научно-практической конференции специалистов СНГ в г. Уфе; всесоюзной научной конференции по проблемам энергетики и теплотехнологии в МЭИ в г. Москва; международной научно-практической конференции «Строительство-2001» в г. Ростов-на-Дону.

Публикации

По результатам выполненной работы опубликовано 8 статей и 15 тезисов к докладам на научных конференциях, получено 1 авторское свидетельство и 1 патент на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений. Общий объем работы составляет 169 страниц машинописного текста, который содержит 30 рисунков и 3 таблицы. Библиографический список состоит из 136 наименований.

Основные результаты и выводы

1. Получены результаты экспериментальных исследований ионообменного равновесия в системе Ыа+ - Са2+ - на катионите КУ-2х8 в диапазоне общей концентрации равновесного раствора от 0,04 до 2,5Н.

2. Рассчитаны значения «кажущихся» констант равновесия парного ионного обмена - Са2+ и Ыа+ - и найдены их аналитические зависимости от общей концентрации равновесного раствора.

3. Разработана обобщенная методика расчета состава равновесного раствора и равновесного катионита при ионообменном равновесии в тройной системе - Са2+ - ]У^2+ на катионите КУ-2х8.

4. Разработана математическая модель процессов умягчения исходной МВ и регенерации истощенного катионита.

5. Впервые получены аналитические зависимости констант парного ионного обмена - Са2+ и Ыа+ - на катионите КУ-2х8 и обобщенная методика расчета равновесных составов раствора и катионита в диапазоне концентраций 0,04 - 2,5Н, пригодные для практического применения.

6. Разработана математическая модель работы ионообменной колонны и программа «Фильтроцикл» расчета на ЭВМ технологического процесса натрий-катионитового умягчения МВ, которая может быть использована для оптимизации технологических показателей работы ионообменной колонны в широком диапазоне минерализации исходной воды и условий проведения процесса регенерации.

157

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Слесаренко В.Н. Дистилляционные опреснительные установки. М.: Энергия, 1980. 248 с.

2. Колодин М.В. Вода и пустыни. М.: Издательство Мысль, 1982. 119 с.

3. Слесаренко В.Н. Современные методы опреснения морских и солоноватых вод. М.: Энергия, 1973. 248 с.

4. Апельцин И.Э., Клячко В.А. Опреснение воды. М.: Стройиздат, 1968. 222 с.

5. Дыхно А.Ю. Использование морской воды на тепловых электростанциях. М.: Энергия, 1974. 272 с.

6. Фюрон Р. Проблема воды на земном шаре. Л.: Гидрометеоиздат, 1996. 356 с.

7. Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. Л.: Химия, 1983.295 с.

8. М.В. Колодин, А.Ю. Дыхно и др. Современные методы опреснения воды. Ашхабад: Изд. Ылым АН ТССР, 1967. 182 с.

9. Сейиткурбанов С., Фатеева Г.С. Опреснение воды с использованием отбросного тепла энергетических установок. Ашхабад: Изд. Ылым АН ТССР, 1973.92 с.

10. Фейзиев Г.К. Высокоэффективные методы умягчения, опреснения и обессо-ливания воды. М.: Энергоатомиздат, 1988. 192 с.

11. Колодин М.В. Опреснение воды замораживанием. Ашхабад: Издательство Ылым, 1977. 244 с.

12. Л.А. Кульский, A.C. Чепцов и др. Новые методы опреснения воды. Киев: Изд. Наукова думка, АН УССР, 1974. 190 с.

13. Сень Л.И., Якубовский Ю.В. Парогенераторные установки на морской воде. Л.: Судостроение, 1979. 232 с.

14. Водно-химический режим парогенераторов и водонагревателей на высокоминерализованной воде. Обзорная информация. / А.И. Бронштейн, В.Д. Юсуфова и др.; М.: Информэнерго, 1987. 44 с.

15. Дытнеровский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей. М.: Химия, 1975. 232 с.

16. Дытнеровский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. М.: Химия, 1978.352 с.

17. JI.A. Кульский, И.Г. Гороновский и др. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. В двух частях. Часть 1. Киев: Изд. Наукова думка, 1980. 680 с.

18. Макинский И.З., Байрам-Заде А.Б. Умягчение морской воды для тепловых электростанций // Опыт эксплуатации теплосилового оборудования в системе Азэнерго/БТИ ОРГРЭС. М.: Госэнергоиздат, 1961. 80 с.

19. Langelier W.F., Caldwell D. Н., Lawrence W. В., Spaulding С. H. Scale control in sea water distillation equipment. Industrial and Engineering Chemistry, 1950, v. 42. №1.

20. Mc Jlhenny F. Ion-exchange pretreatment, First International Symposium on Water Desalination. Washington, 1965.

21. И.М. Миркис, А.Ю. Дыхно и др. Удаление кальция из воды Каспийского моря ионным обменом // Водоснабжение и санитарная техника. 1972. №10.

22. Фейзиев Г.К. Новый способ предотвращения образования сульфатной накипи на поверхностях нагрева дистилляционных установок // Теплоэнергетика. 1972. №3.

23. Фейзиев Г.К., Байрамов Б.В. Магний-натрий катионирование морских и соленых воды // Теплоэнергетика. 1975. №4.

24. Макинский И.З. Термохимический метод умягчения морской воды // Изд. вузов. Сер. нефть и газ. 1958. №4.

25. Дыхно А.Ю., Кегамян Ю.Ш. Промышленная установка для термохимического умягчения морской воды // Водоснабжение и санитарная техника.1971. №1.

26. Прохоров Ф.Г., Янковский К.А. Умягчение морской воды // Электрические станции. 1946. №3.

27. Макинский И.З. Перспективы использования высоко минерализованных вод для выработки пресной воды на тепловых электростанциях // Обессо-ливание и опреснение соленых и солоноватых вод. М.: Госстройиздат, 1960. 160 с.

28. Макинский И.З., Гейвандов И.А. Исследование глубокого умягчения морской воды для питания парогенераторов различных параметров // Опыт эксплуатации теплосилового оборудования в системе Азглавэнерго / БТИ ОРГРЭС. М.: Энергия, 1970. 118 с.

29. Фейзиев Г.К. Исследование умягчения воды натрий-катионированием с развитой регенерацией // Изв. Вузов / сер. Энергетика. 1976. №6.

30. Исследования умягчения воды Каспийского моря натрий-катионированием на ГРЭС «Северная» / K.M. Абдулаев, Г.К. Фейзиев и др. // Теплоэнергетика. 1977. №3.

31. Абдулаев K.M., Фейзиев Г.К. Установка частичного и глубокого умягчения морской воды // Энергетик. 1978. №4.

32. Прохорова A.M., Алексеева Т.В. О перспективе применения отечественных карбоксильных катеонитов при ступенчато-противоточном катиони-ровании воды//Теплоэнергетика. 1976. №9.

33. Макинский И.З., Байрам-Заде А.Б. Использование высокоминерализованных вод для питания котлов высоких и сверхвысоких параметров // Опыт эксплуатации теплосилового оборудования в системе Азэнерго / БТИ ОРГРЭС. М.: Госэнергоиздат, 1961. 80 с.

34. И.З. Макинский, П.П. Симонов и др. Питание котлоагрегатов высокого и среднего давления высокоминерализованной водой. Энергомашиностроение, 1966. №4.

35. Макинский И.З., Абдулаев K.M., Дыхно А.Ю. Экспериментальные исследования внутрикотловых процессов в котлах среднего давления при высоких солесодержаниях // За технический прогресс, Баку. 1964. №10.

36. Макинский И.З., Дыхно А.Ю. Экспериментальное исследование циркуляции при высоком солесодержании котловой воды. В кн. Труды ЦКТИ, Д.: 1965. Вып. №59.

37. Дыхно А.Ю. Исследование влияния высоких солесодержаний на циркуляцию и теплообмен в котлоагрегатах // Изв. вузов. Нефть и газ. Баку, 1964. №9.

38. Дыхно А.Ю., Савченко В.В. Эксплуатация котлоагрегата среднего давления при непосредственном питании его умягченной морской водой. Энергия, 1969. №4.

39. Макинский И.З. Умягчение морской воды и использование ее для питания испарителей и паровых котлов // Водоподготовка, водный режим и хим-контроль на паросиловых установках. М.: Энергия, 1966 г. Вып. 2. 281 с.

40. Макинский И.З., Симонов П.П. Качество пара при питании котлов высокого давления минерализованной водой // Изв. вузов. Нефть и газ. 1960. №2.

41. Макинский И.З., Абдулаев K.M., Симонов П.П. Результаты испытания се-парационного устройства котла среднего давления ЦКТИ-75-39 Ф при питании его сверх минерализованной водой // БТИ ОРГРЭС. М.: Изд. Энергия, 1966. 160 с.

42. И.З. Макинский, П.П. Симонов и др. Исследование режима работы испарителей при питании их умягченной морской водой // Опыт эксплуатации теплосилового оборудования в системе Азглавэнерго / БТИ ОРГРЭС. М.: Энергия, 1970. 118 с.

43. Макинский И.З., Шищенко В.В., Гейвандов И.А. Растворимость сульфата кальция в морской воде и высокоминерализованных растворах // Опыт эксплуатации теплосилового оборудования в системе Азглавэнерго / БТИ ОРГРЭС. М.: Энергия, 1970. 118 с.

44. Логинова С.А., Абдулаев K.M. Исследование коррозии стали в высокоминерализованной воде // Опыт эксплуатации теплосилового оборудования в системе Азглавэнерго / БТИ ОРГРЭС. М.: Энергия, 1970. 118 с.

45. Дыхно А.Ю. Первый промышленный опыт непосредственного питания котлоагрегата умягченной морской водой // Труды МИРЭК. Т VII. М.: 1969, т. 8.

46. Макинский И.З., Шищенко В.В., Гейвандов И.А. Методика расчета условий безнакипного режима работы испарителей и подогревателей на морской воде // Изв. вузов. Энергетика. 1971. №2.

47. Шищенко В.В., Крикун М.М. Расчет допустимой концентрации сульфата кальция при питании парогенераторов и испарителей минерализованной водой // Пром. Энергетика. 1979. №1.

48. Бронштейн А.И., Угрехелидзе Г.П. Теплообмен при развитом кипении во-до-солевых растворов в трубах при повышенных давлениях // Техника высоких температур. 1983. т. 21. №2.

49. Бронштейн А.И., Мирзоева Н.К. Экспериментальное исследование ПДК соединений кальция в высокоминерализованной питательной воде // Теплоэнергетика. 1985. №3.

50. K.M. Абдулаев, М.М. Агамалиев и др. Глубокое умягчение морской воды ступенчато-противоточным натрий-катионированием // Химия и технология воды. 1987. т. 9. №6.

51. Дыхно А.Ю., Савченко В.В. Производство дистиллята из морской воды на тепловых электростанциях при работе по разомкнутой схеме // Труды III Международного симпозиума по опреснению. Дубровник. 1970.

52. А.Ю. Дыхно, Ю.Ш. Кегамян и др. Технико-экономическое сопоставление двух схем опреснения морской воды на многоцелевых ТЭЦ // Водоснабжение и санитарная техника. 1972. №1.

53. Увеличение нефтеотдачи пластов путем воздействия на них паром // М.: ВНИИОЭНГ, 1970.

54. Сергеев А.Н., Целиков A.A., Ялов Ю.Н. Анализ эффективности использования паро-генерирующего оборудования и пути ее повышения // Тепловые методы добычи нефти. М.: Изд. Наука, 1978. 180 с.

55. Желтов Ю.П. Обзор результатов опытно-промышленных работ в области тепловых методов повышения нефтеотдачи пластов // Тепловые методы добычи нефти. М.: Изд. Наука, 1975. 180 с.

56. Стельмаков В.П., Стрельников А.П. О создании транспортабельного нефтепромыслового паро-генерирующего оборудования // РНТС ВНИИОЭНГ. Нефтепромысловое дело. 1977. №1.

57. Берштейн М.А., Симонов П.П., Гейвандов И.А. Передвижная установка глубокого умягчения высокоминерализованных вод для питания нефтепромысловых парогенераторов высокого давления // Тепловые методы добычи нефти. М.: Изд. Наука, 1975. 180 с.

58. Берштейн М.А, Симонов П.П., Гейвандов И.А. Использование высокоминерализованных нефтепромысловых сточных вод для приготовления теплоносителей // РНТС ВНИИОЭНГ. Нефтепромысловое дело, 1977, №1.

59. Сокращение потерь тепла при получении питательной воды из высокоминерализованных вод / И.А. Гейвандов, А.И. Воронин, Н.И. Стоянов, А.Н. Вислогузов // Кокс и химия. 1992. №7. С.33-35.

60. A.c. 1 807 003 СССР. МКИ С 02 F 1/04. Способ подготовки питательной воды из высокоминерализованных вод / И.А. Гейвандов, А.Н. Вислогузов, А.И. Воронин, Н.И. Стоянов, Е.Е. Злыгостев, А.И. Гейвандов.

61. Патент 2 014 283 РФ. МКИ С 02 F 1/04. Способ получения горячей воды из высокоминерализованных вод /И.А. Гейвандов, А.Н. Вислогузов, А.И. Воронин, Н.И. Стоянов, Е.Е. Злыгостев, А.И. Гейвандов.

62. Симонов П.П., Гейвандов И.А., Кошкош В.И. Использование высокоминерализованных природных вод в промышленных и коммунальных котельных // Общие вопросы строительства. 1974. №5.

63. Гейвандов H.A., Кошкош В.И. Выбор оптимальной схемы термоопреснительной установки, включаемой в схему отопительной котельной // Общие вопросы строительства. 1974. №12.

64. Кошкош В.И., Гейвандов И.А. Опреснение высокоминерализованных природных вод в промышленных и отопительных котельных // Водоснабжение и санитарная техника. 1979. №7.

65. A.c. 1 035 990 СССР. МКИ С 02 F 1/00, F 01 К 7/44. Энергетическая установка / И.А. Гейвандов, П.П. Симонов и др.

66. Водоподготовка / В.Ф. Вихрев, М.С. Шкроб. Под ред. М.С. Шкроба. М.: Энергия, 1973.416 с.

67. Водоподготовка. Процессы и аппараты / A.A. Громогласов, A.C. Копылов и др.; Под ред. О.И. Мартыновой. М.: Атомиздат, 1977. 352 с.

68. Обработка воды на тепловых электростанциях / А.И. Баулина, С.М. Гурвич и др.; Под ред. В.А. Голубцова. М.: Энергия, 1966. 448 с.

69. Мещерский H.A. Эксплуатация водоподготовительных установок электростанций высокого давления. М.: Энергоатомиздат, 1984. 408 с.

70. Клячко В. А., Апельцин И.Э. Очистка природных вод. М.: Стройиздат, 1971. 580с.

71. Костальский А. А., Минц Д. М. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. М.: Высш. шк., 1962. 558с.

72. Мещерский Н. А. Эксплуатация водоподготовок в металлургии. М.: Металлургия, 1974. 360с.

73. Справочник химика-энергетика, т. I. / Сост. и общ. ред. С.М. Гурвича. М.: Энергия, 1972. 456с.

74. Гейвандов И. А., Воронин А. И., Стоянов Н. И. Технология непрерывного ионирования воды на фильтрах с неподвижным слоем ионита / Ставроп. политехи, ин-т. Ставрополь. 1987. 12с. Деп. в Информ-энерго, №2629эн-11

75. Б. П. Никольский, В. И. Парамонова. Успехи химии. Т. 8. 1939. №10. С.1535-1567.

76. Солдатов В. С. Простые ионообменные равновесия. Минск: Изд. Наука и техника, 1972. 218с.

77. Синявин M. М., Рубинштейн Р. Н. и др. Теоретические основы деминерализации пресных вод. М.: Наука, 1975. 326с.

78. Кокотов Ю. А., Пасечник В. А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Д.: Химия, 1970. 366с.

79. Ионный обмен / Под ред. Синявина M. M. М.: Наука, 1981. 268с.

80. Уоптон Г. Сб. Статей «Ионный обмен». М.: Изд. Иностр. лит., 1951.

81. Бойд Г., Адемсон А., Майер Н. / Сб. статей «Хроматографический метод разделения ионов». М.: Изд. Иностр. лит., 1949.

82. Гельферих Ф. Иониты. М.: ИЛ, 1962. 490с.

83. Гриссбах Р. Теория и практика ионного обмена. М.: ИЛ 1963. 500с.

84. Тремийон Б. Разделение на ионообменных смолах. М.: Изд. Мир, 1967. 432с.

85. Ионный обмен / Под ред. Маринского Я. М.: Изд. Мир, 1968. 566с.

86. Gregor Н.Р. J. Amer. Chem. Soc., 1948; V.70; p. 1293; 1951, V. 73, №2, п. 642.

87. Прохоров Ф.Г. Руководящие указания по химическому обессоливанию воды ионитами. М.: ГЭИ, 1957.

88. Янковский К. А., Порохов Ф.Г. Изв. ВТИ19, 1950. №6. С. 13.

89. Фошко Л. С. Структура ионной атмосферы и уравнение равновесия ионного обмена // Исследования по водоподготовке, топливу и маслам. Донецкое обл. изд., 1959.

90. Солдатов В. С. Журн. физ. химии. Т.46., 1972, С. 434-438, С.1078-1081.

91. Кокотов Ю. А., Золотарев П. П., Елькин Г. Е. Теоретические основы ионного обмена: Сложные ионообменные системы. JL: Химия, 1986. 280с.

92. Солдатов В. С., Бычкова В. А. Ионообменные равновесия в многокомпонентных системах. Минск: Наука и техника, 1988. 360с.

93. Иониты в химической технологии / Л. К. Архангельский, Ф. А. Белинская и др.; Под общ. ред. Б. П. Никольского и П. Г. Романкова. Л.: Химия, 1982. 416с.

94. Иониты и ионный обмен / Под ред. Г. В. Самсонова и П. Г. Романкова. Л.: Наука, 1975. 230с.

95. Синявин M. М. Ионный обмен в технологии и анализе неорганических веществ. М.: Химия, 1980. 272с.

96. Вулих А. И. Ионообменный синтез. М.: Химия, 1973. 232с.

97. Ионообменная технология / Сб. статей под ред. К. В. Чмутова. М.: Наука, 1968. 278с.

98. Синтез и свойства ионообменных материалов / Сб. статей под ред. К.В. Чмутова. М.: Наука, 1968. 320с.

99. Теория ионного обмена и хроматографии / Сб. статей под ред. В. В. Ра-минского. М.: Наука, 1968. 240с.

100. Исследование свойств ионообменных материалов / Сб. статей под ред. К.В. Чмутова. М.: Наука, 1964. 232с.

101. Основы расчета и оптимизации ионообменных процессов / М.М. Синявин, Р.Н. Рубинштейн, В.Н. Венецианов и др. М.: Наука, 1972. 172с.

102. Соколова Н. П., Архангельский JI. К. О факторах, влияющих на величины кажущихся констант ионообменного равновесия в концентрированных растворах электролитов // Изв. СО АН СССР / сер. хим. наук. 1972. №7. вып. 3.

103. Кокотов Ю. А. Иониты и ионный обмен. Д.: Химия, 1980. 152с.

104. Горшков В. И., Воронцова О. Н., Сафонов М. С. Учет сорбированного электролита при исследовании равновесия ионного обмена. // Журн. физ. хим. 1969. Т.43. №1. С. 195-200.

105. Никольский Б. П., Богатова Н. Ф. Вести Ленингр. ун-та, №16, сер физ.-хим., 3, 97, 1961.

106. Николаев А. В., Богатырев В. Д., Вулих А. И. Докл. АН СССР, 153, 360, 1963; 155, 1964.

107. Воронцова О. Н., Горшков В. И., Панченков Г. М. Равновесие обмена ионов меди, цинка и кадмия на катионитах КУ-1 и КУ-2 в водородной форме // Теория ионного обмена и хроматографии. М.: Наука, 1968. 246с.

108. Методика расчета показателей ионного умягчения минерализованных вод на катионите КУ-2 // И.А. Гейвандов, А.И. Воронин, Н.И. Стоянов, А.Н. Вислогузов / Химия и технология воды. Киев, 1991. Т. 13. №6. С.499-503.

109. Гейвандов И.А., Казинцева И.Е., Воронин А.И. Расчет показателей работы натрий-катионитовых фильтров при умягчении высокоминерализованных вод. / Изв. вузов. Энергетика. №5. 1982.

110. Стоянов Н. И., Гейвандов И. А. Вислогузов А.Н. Исследование необменного поглощения в реакциях ионного обмена на катионите КУ-2х8 / Научные школы и научные направления СевКавГТУ. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. С. 238-241.

111. Гейвандов И. А., Синельникова Э. М. Исследование ионообменного равновесия трехионной системы Na+ Са2+ - Mg2+ при умягчении высокоминерализованных природных вод на катионите КУ-2 // Журн. физ. хим. 1976. Т. 50. №6.

112. Комаровский А. А., Демцук П. А., Семенихина Г. Д. Равновесие для ка-тионита КУ-2 в растворах содержащих ионы водорода, натрия и кальция // Теория ионного обмена и хроматография. М.: Наука, 1968. 246с.

113. Лившиц О. В. Справочник по водоподготовке котельных установок. М.: Энергия, 1966. 448с.

114. Полянский Н. Г., Горбунов Г. В., Полянская Н. Л. Методы исследования ионитов. М.: Химия, 1976. 208с.

115. Зубаков Л. Б., Тевлина А. С., Даванков А. Б. Синтетические ионообменные материалы. М.: Химия, 1978. 184с.

116. Рузинов Л. П., Слабодчикова Р. И. Планирование эксперимента в химии и химической технологии. М.: Химия, 1980. 280с.

117. Ахназарова С. Л., Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высш. шк., 1978. 319с.

118. Математические методы в химической технологии / Л.М.Батунер, М.Е.Позин и др.; Под общ. ред. М.Е. Позина. Л.: Госхимиздат, 1963. 638с.

119. Глаиц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1998. 459с.

120. Лакин Г. Ф. Биометрия. М.: Высш. шк., 1980. 293с.

121. Кострикин Ю. М. Инструкция по анализу воды, пара и отложений в теплосиловом хозяйстве. М.: Энергия, 1967. 386 с.

122. Васильев В.П. Аналитическая химия. Т. 1. Гравиметричский и титромет-рический методы анализа. М.: Высш. шк., 1989.

123. Практикум по аналитической химии / В.П.Васильев, Р.П.Морозова и др.; Под общ. ред. В.П.Васильева. М.: Химия, 2000. 328 с.

124. Справочник химика. Т. III. М-Л.: Химия, 1965. 1008 с.

125. Вопросы физической химии растворов электролитов / Сб. статей под ред. Г.И. Микулина. Л.: Химия, 1968. 420 с.

126. Курс физической химии. Т. II./ Под общ. ред. Я.И. Герасимова. М.: Химия 1973. 623 с.

127. Васильев В. П. Термодинамические свойства растворов электролитов. М.: Высш. шк., 1982. 320 с.

128. Н.П. Гнусин, Л.В. Карпенко и др. Расчет константы ионообменного равновесия сульфокатионитовой мембраны МК-40 по данным кондуктометриче-ских измерений. И Журн. физ. химии. Т. 75. 2001. №9. С. 1697-1701.

129. Альтшуллер Г.Н., Альтшуллер О.Г. Расчет состава фазы ионита в равновесии с многокомпонентным раствором электролитов. // Журн. физ. химии. Т.75. 2001. №12. С. 2237-2241.

130. Рачинский В.В. Введение в общую теорию динамики сорбции и хромото-графии. М: Наука, 1964. 136 с.

131. Венецианов Е.В., Рубинштейн Р.Н. Динамика сорбции из жидких сред. М.: Наука, 1983.238 с.

132. Богатырев В.Л. Иониты в смешанном слое. Л.: Химия, 1968. 212 с.