ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Опреснение соленых вод из "Основы жидкостной экстракции" До настоящего. времени работы по применению экстракции для опреснения соленых вод не выщлп за рамки лабораторных или опытно-промыщленных масштабов. Однако ввиду разнообразия предложенных методов, специфических требований к экстрагентам и актуальности проблемы исследования в этой области заслуживают детального рассмотрения. [c.238] Наиболее подробно изучены способы извлечения из соленых вод не примесей, а пресной воды. Эти способы основаны на том, что растворимость воды в органических растворителях зависит от температуры. Растворители смешивают с очищаемой водой при температуре, для которой растворимость воды и селективность процесса оптимальны. После разделения фаз температуру изменяют, растворимость воды в экстракте резко уменьшается, и очищенную воду отделяют от экстрагента. Таким образом, процесс состоит из экстракции, сепарации и доочистки воды от растворенного экстрагента [242—243]. [c.238] Экстрагент, пригодный для опреснения, выбирают с учетом стоимости растворителя, его стойкости, летучести и селективности, а также с учетом зависимости растворимости воды от температуры. Последнее требование наиболее существенно с точки зрения уменьшения энергетических затрат необходимо, чтобы температура экстракции не очень сильно отличалась от температуры сепарации, но при этом извлекалось бы большое количество воды. С этих позиций наиболее подробные исследования выполнены Худом и Дейвисоном [244]. Установлено, что из большой группы соединений наилучшими экстракционными характеристиками обладают низкомолекулярные алифатические амины. Показано, что селективность реагентов и температурная чувствительность воды повышаются с ростом степени замещения на атоме азота оснований уменьшение степени замещения приводит к увеличению концентрации солей в получаемой экстракционным способом пресной воде [245]. [c.238] Особенности процесса детальна изучены на примере систем с триэтиламином (ТЭА), поскольку именно для ТЭА наблюдается максимальное расхождение между предельными кривыми фаз в системах с дистиллированной водой и солевыми растворами, служащее качественной мерой избирательности экстрагента [246, 247]. Селективность ТЭА в значительной степени определяется концентрацией солей в исходном сырье и концентрацией воды в экстрагенте при данном содержании солей селективность понижается с увеличением содержания воды в экстрагенте. [c.238] Оптимальные условия извлечения воды триэтиламином и селективность ТЭА при различном содержании солей можно найти с помощью данных о равновесном распределении компонентов в тройных системах (Na l, K l, N32804) в области температур 17—40 °С [247]. Показано, что при температуре экстракции около 20 °С, при которой бинодальная кривая наиболее чувствительна к изменению температуры, рост солесодержания в исходном растворе сопровождается заметным уменьшением концентрации воды в экстракте. Так, при изменении концентрации соли от 0,5 до 35 г/л содержание воды уменьшается от 29,3 до 11,3% (масс.). Более резко уменьшение растворимости воды проявляется при понижении температуры и становится незначительным при температуре сепарации. Важно отметить, что рост содержания соли приводит к закономерному уменьшению концентрации ТЭА в рассоле. Поэтому выбор температуры сепарации определяется лишь содержанием амина в рассоле и выделенной из экстракта воде, поступающих на очистку от растворенного экстрагента. [c.239] Среди различных опробованных методов извлечения аминов из водных растворов (отгонка водяным паром, горячим воздухом или другими носителями, экстракция вторичным экстрагентом и т. д.) Л. А. Кульский с сотр. [243] отдают предпочтение отгонке. Этот способ позволяет проводить практически полный оборот экстрагента и достаточно просто оформляется технологически. Худ и Дейвисон [244] на примере отгонки водяным паром диизопропиламина показали, что концентрация экстрагента снижается с 3.2 до 0.0025 г/л. При этом расход пара на 1 кг пресной воды составляет 0,06 кг. а потери амина — 2,4 кг на 1 м . Завершающими стадиями доочистки воды могут быть адсорбция следов амина на активированном угле или ионообменных смолах, а также выдерживание воды в течение 1—2 суток для разложения остатков амина [243. 248]. [c.239] Полное отделение экстрагента от воды может быть осуществлено и при использовании высаливающего агента, в качестве которого обычно применяют вещества, разрушающие водородные связи экстрагента с водой, например низкомолекулярные углеводороды [249]. Принципиальная технологическая схема опреснения воды предусматривает циркуляцию экстрагента воды через испаритель углеводорода. В зоне экстракции и испарения экстрагент подается противотоком к очищаемой воде и растворяет все большее количество воды по мере испарения углеводорода. В зоне конденсации вода выделяется из экстракта за счет конденсации углеводорода, например пропана или бутана. Наиболее перспективными для этих процессов оказались растворители с НКТР. поскольку извлечение воды в них при потоке через зону экстракция — испарение увеличивается не только из-за изменения содержания углеводорода, но и благодаря оптимальному температурному режиму. [c.239] Использование столь высокоосновных соединений, как амины, сопряжено с образованием в процессе экстракции осадков гидроксидов кальция и магния, что приводит к необходимости предварительного умягчения исходной воды. Поэтому представляют интерес методы с использованием менее основных реагентов. [c.239] основанные на применении бутанола [250] и фенола [251], предусматривают доочистку получаемой воды экстракцией вторичным растворителем — бензоло.м. При использовании бутанола экстракцию проводят при 115 °С, сепарацию — при 63 °С, при использовании фенола соответственно при 25 С и О— (-5) С. [c.239] При использовании в качестве экстрагента оксоциклических органических веществ, содержащих один или несколько атомов углерода, например диоксана, рекуперацию его из пресной воды и сбрасываемого рассола осуществляют путем добавления жидкого диоксида углерода [252]. Этот прием позволяет значительно понизить растворимость воды в смеси экстрагента и СО2 и получать пресную воду с содержанием солей порядка 0,2—0,5 г/л. Остаточная концентрация диоксана в воде понижается до 3 мг/л. [c.239] Повышение температуры и давления создает предпосылки для использования в процессах опреснения воды высокомолекулярных парафинов. Так, фракция углеводородов Сц—С12 при температуре 343 °С и давлении выше 183-Па растворяет значительное количество воды. Опресненная в этих условиях вода содержит 0,12 г солей и порядка 12 мг/л углеводородов. При температуре выше 316 °С указанное солесодержание достигается за один цикл, а при температуре 288 °С для получения воды питьевого качества необходима многоступенчатая экстракция, Расход энергии на опреснение воды примерно в 5 раз меньше, чем при использовании метода дистилляции [253]. [c.240] Использование углеводородов (гексана, 2,3-диметилбутана, гептана, октана, изооктана) в качестве экстрагентов воды предусматривает возможность широкого варьирования параметров процесса. Описана [254] следующая схема процесса. Исходную воду насосом, повышаюшим давление до (35—70)-1 Па, подают в первую контактную колонну, в которой она в результате противоточного смешения с углеводородами нагревается до температуры 232—288 С, достаточной Для экстракции. Экстракт поступает в противоточный теплообменник, охлаждаемый углеводородом из второй колонны, и охлаждается до температуры менее 232 °С, в результате чего происходит отделение воды. [c.240] Вернуться к основной статье