Альтернативный процесс ионного обмена

Для того чтобы снизить расходы на восстанавливающие химические соединения, а также улучшить состояние сточных вод деминерализующей установки, отдел исследований и разработок Шведской молочной ассоциации (SMR) разработал альтернативный процесс ионного обмена. В этом процессе установка работает так. Сыворотка сначала попадает в колонну анионного обмена, в которой находится слабоосновная смола, регенерированная в форме бикарбоната (HCO₃^–), во время анионного обмена анионы сыворотки заменяются на анионы HCO₃^–. После этого сыворотка попадает в катионную колонну, в которой содержится слабокислотная катионообменная смола, регенерированная в форме аммония (NH₄⁺). При этом катионы сыворотки заменяются на ионы NH₄⁺. Таким образом, после процесса соли сыворотки заменяются на бикарбонат аммония (NH₄ HCO₃). Суммарная реакция может быть выражена в приведенных ниже формулах, где NaCl представляет соли сыворотки, а R отображает нерастворимую смолу.

Анионный обмен: R – HCO₃⁺ Na⁺ + Cl^– — R – Cl + Na⁺ + HCO₃^–

Катионный обмен: R – NH₄⁺ Na⁺ + HCO₃^– — R – Na + NH₄ ⁺ HCO₃^–

NH₄HCO₃ – это термолитическая соль, которая распадается на NH₃, CO₂ и H₂O при нагреве. Затем эти компоненты улетучиваются при последующем выпаривании сыворотки, что дает возможность восстанавливать NH₂ и CO₂, удаленные из сыворотки, и изготовить из них новый регенерирующий раствор (NH₄HCO₃). Часть неиспользованного раствора, содержащего избыток NH₄HCO₃, собирается для выделения в дистилляционной колонне (используется около 100% NH₄HCO₃).

Схема полного процесса SMR. Сыворотка сначала направляется в колонну анионного обмена в форме HCO₃, затем в колонну катионного обмена в форме NH₄. Ионообменные системы работают в паре: одна работает, другая регенерируется. Время полного цикла составляет 4 часа. После прохождения ионообменной колонны (1) охлажденная сыворотка используется для рекуперации тепла в колонне абсорбции и в качестве хладагента в конденсаторе (2), соединенном с дистилляционной колонной (9). Затем сыворотка попадает в выпарной аппарат (3), после чего деминерализованный концентрат сыворотки подается в распылительную сушилку (10). Конденсат из выпарного аппарата на стадии 2, насыщенный аммиаком, отделяется от других потоков конденсата, и далее направляется в абсорбционную башню (4), где образует жидкую фракцию, которая используется в дальнейшем для изготовления регенерационного раствора. Конденсаты, полученные из выпарных аппаратов на стадиях 1 и 2, используются для чистки ионообменных смол.