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离子交换设备是一种传统的、工艺成熟的脱盐处理设备,其原理是在一定条件下,依靠离子交换剂(树脂)所具有的某种离子和预处理水中同电性的离子相互交换而达到软化、脱碱、除盐等功能。用于深度脱盐处理,产水电阻率动态可达到18MΩ·cm。无论是锅炉用水的软化,脱碱软化,脱盐水,纯水,超纯水的制备均需采用离子交换法来进行。其类别有单床、复床、混合床之分,水处理方法也根据具体情况可采用顺流法,逆流再生浮床法等。

离子交换原理及再生剂选用

1、锅炉用水软化

此方法只将水的硬度降到一定程度而总含盐量不变,系单纯的钠离子交换,没有降低碱度的作用,软化水的残余硬度与所采用的方法有关,一般在0.03-0.18毫克当量/升之间。

其反应式如下:

水中非碳酸盐硬度

 

树脂被钙镁离子饱和而失效后,形成钙镁型。用5-10%的NaCl(食盐)进行再生仍可恢复为钠型。其反应式如下:

 

2、纯水的制备

所谓纯水的制备系将原水中的盐类,游离酸碱等全部除去的水处理方法,以此方法制得的纯水比蒸馏水要纯好多倍,其反应式如下:

阳离子交换树脂≡≡≡

R(SO3H)2+Ca(HCO3)2→R(SO3)2Ca+2H2CO3

R(SO3H)+NaCl→RSO3Na+HCl

阴离子交换树脂

R≡NHOH+HCl→R≡NHCl+H2O

R≡NHOH+H2CO3→R≡NH(HCO3)+H2O

树脂失效后用酸碱再生,其反应式如下:

阳离子交换树脂

R(SO3)2Ca+2HCl→R(SO3H)2+CaCl2

       RSO3Na+HCl→RSO3H+NaCl

阴离子交换树脂

R≡NHCl+NaOH→R≡NHPH+NaCl

R(NH)2SO4+2NaOH→R(NHOH)2+Na2SO4

离子交换设备操作

1、锅炉软化水

A、顺流式

(1)树脂装柱:一般装交换柱有效高度的2/3.(逆洗展开率约以50%计)

(2)反洗:也称逆洗,其目的为松弛树脂,排除细小的颗粒物质主要悬浮等,以利于再生操作的进行。反洗操作为自下而上的冲洗。首先打开排气阀,再开近水阀门,否则交换柱会因压力过大而受损。反洗强度以不冲出树脂为原则,反洗终点以出水清亮为度。

(3)再生也称还原或复苏,配5-10%NaCl(食盐)溶液,顺流再生。首先在树脂层表面上保留10-20cm水层,盐水以慢速流入,废液从下口排出,保持一定液面控制一定流速。再生时间在30分钟左右即可。树脂不需要浸泡,否则会造成可逆条件使再生不完全。5-10%NaCl再生剂用量一般为1.5-2倍树脂体积量。

(4)正洗:也称淋洗。主要目的是将树脂颗粒间残存的盐液及再生还原生成物质洗干净。正洗开始时流速要慢.此时仍是再生的继续,困浓盐液继续下移,后期可略加快.正洗终点以出水达到锅炉给水标准即可。

(5)运行:一般运行流速可控制15~30米/时,运行中应定时分析化验软水硬度以保证产水质量。

B、逆流式

逆流再生交换器,有一中排管,管上有压垫层,此管用以小反洗及排废再生液之用。每十次小反洗可进行一次大反洗。再生时,再生液从底部进入,从中排管排出.树脂受压垫层作用,再生时不乱层。底部没完全失效的树脂可获得充分的再生,再生剂的作用比较合理,消耗可比顺流式降低25%左右。

具体操作原理基本与顺流式同。

C、逆流再生浮动床式

     浮床为逆流式的改进,交换器内用树脂装满,再生时先将部分树脂   转移于体外罐,反洗后返回交换器进行逆流再生、淋洗、运行等操作,此法可以保持树脂不乱层,设备利用搴高,再生剂消耗低,出水质量稳定。

2、纯水

A、复床法制取纯水

此法为较古老的方法,出水纯度虽然不如混合床,但再生方法简单易行,所以还广泛的被采用,尤其是配合混合床使用更为普遍,在大型水处理中阳床后面加一个脱气塔(也称脱碳)将CO2除去.可以减轻阴床树脂负担,延长阴树脂使用周期,从而可以节约再生剂NaOH的用量。是有一定意义的。                                              复床新装的阴阳衬脂为交换柱有效高度的2/3,阴阳树脂的比例一般为l:l。

(1)逆洗:(反洗)水从下口进人,上口排出,反洗强度先慢后快,最后加大反洗强度以冲不出树脂为原则。反洗终点以出水清亮为度。

(2)再生:阳柱用4-5%盐酸顺流通过,用量为树脂体积的2-3倍,保持一定液面,控制一定流速,大约半小时流完全部酸液。

阴柱用4-5%NaOH,如用工业NaOH必须用纯水配置,不能用自来水配置,因为自来水中钙镁离子形成沉淀影响再生效果。碱液用量为树脂体积的3-5倍。冬季可加温碱液经40摄氏度可提高再生效果。碱液顺流通过 ,保持一定液面,控制一定流速。在一小时之内流完全部碱液。

(3)淋洗:阳柱以自来水淋洗,顺流通过,采用慢流速,洗至pH=2-3,以氨缓冲液铬黑T指示剂检查无钙镁离子即可。

阴柱以阳柱的氢离子交换水淋洗,开始可用少量水淋洗,以使碱液向下推移,也为再生的继续,然后用阳柱水淋洗,以使碱液向下推移,也为再生的继续。然后用阳柱水淋洗,终点控制为出水pH8-10,水样以1:1硝酸中和成酸性后,用5%AgNO3检查无氯离子即可。复床出水水质不会太高,最搞电阻率可达100万欧姆/厘米即可串入混合床,可制得高纯水。

乙、混合床制取纯水

此法为一个交换柱内有强酸性阳离子交换树脂,同时也有强碱阴离子交换树脂,是在混合均匀的情况下将原水(或复床水)顺流通过,而得到纯度很高的纯水。此法是比较现金的方法,是数万级复床在工作,所以制得的纯水质量很高,是制取高纯水的嘴尖方法。

树脂在柱内的高度为交换柱的有效高度的2/3,在此2/3的树脂层内,其中有1/3为强酸性阳离子交换树脂在下部,强碱阴离子交换树脂为2/3,在上部。阴阳树脂的比例刚好为2/1(体积比)。

在阴阳树脂交界处略向下一些有一进酸管,用以阳树脂再生进酸时,控制酸的界面在阴阳树脂交界处之下。具体操作如下:

1.逆洗分层

水从底部进入,上口排出,树脂要均匀地松弛膨胀开来,可加大水流速以冲不出树脂为原则,洗至出水清亮为度。

反洗的目的为使阴阳离子分层,阳树脂比重为1.06-1.11,两种树脂比重差别较大,所以通过逆洗也可以排除一些杂质异物,保证下一周期的正常运行。逆洗毕,放水,放到树脂层表面10厘米以上。

2.强碱性阴离子交换树脂再生

再生剂为4-5%NaOH,用量为树脂体积的3-5倍。从上口进入,控制一定流速,维持液面顺流通过,通过阳树脂而排出,通碱时间不少于1小时。

当碱液通完后,进行淋洗附在阴树脂上的碱液时,淋洗先用纯水正淋洗,自上而下顺流通过,慢速淋洗,大约10分钟左右改为反洗,可以用自来水进行反洗,水通过阳树脂(Na交换水)洗阴树脂,出水pH大约为10左右。为控制淋洗水碱度,可控制在20毫克当量/升一下即可。如用纯水淋洗,可洗至pH=7-8,反洗时间约为20分钟左右。

淋洗完排水可排到阴阳树脂交界处以下1-2厘米,准备阳树脂再生。

3.强酸性阳离子交换树脂再生

再生剂为4-5%盐酸,用酸量为阳树脂体积的2-3倍。酸液从酸再生管加入,从下口排出,此法应严格控制酸的液面,始终在阴阳树脂交界处(下一点),切不可上溢到阴树脂层,否则会使刚再生为OH型的阴树脂变为Cl型而失效。维持一定流速,在半小时内流完。

4.淋洗阳树脂

仍从进酸管进水,控制液面在阴阳树脂交界处,淋洗水量为阳树脂体积的4-6倍,慢流速洗至pH=2-3.如测定酸度可控制在5毫克当量/升以下。如用纯水淋洗可洗至pH=6-7.

6.反洗

淋洗阳树脂可进行一次反洗,水从下口进入上口排出,洗水pH大约为9左右,即反洗5-10分钟,反洗毕,排水,保持液面在树脂层表面以上15厘米左右,准备下一步混合。

7.混合

混合的目的是使两种树脂充分均匀混合,混合的办法有两种,一是用压缩空气自底部进气,上中排除;二是用真空泵进行混合,自上口抽真空,打开下口阀门进气,用空气拌动阴阳树脂达到充分混合的目的。

混合毕应立即排水(将树脂表面15厘米以上的水层排掉),因为混合后两种树脂悬浮于水中,若人气自由落层,阳树脂重阴树脂轻,必然会出现再次分层的现象,所以采取立即排水的方法,借助排水向下的动力,迫使树脂来不急分层而落层。水放至树脂表面时即可停止。

8.运行

复床或反渗透产水缓慢地注入交换柱中,注满后即可打开下口进行运行出水。

出水开始时浑浊,当水质清亮时检查水质情况,如合格即可正式运行;如不合格应停止出水,停数小时后再运行,出水水质将大为提高。

注:以上以小型交换柱为例,时间条件可随之变化。

离子交换树脂的存贮

1.离子交换树脂应在一述型态下保存,样树脂(Na)型,阴树脂氯(Cl)型。

2.离子交换树脂应在存贮与运输过程中应保持水分,防止脱水,脱水后的干树脂不得直接浸入水中,应先浸入浓度大于10%的食盐溶液中,使其缓慢且充分膨胀后,方能逐渐用水稀释。

3.离子交换树脂存贮运输过程中温度不得超过40摄氏度。以防止微生物繁殖,导致树脂霉变。

新树脂预处理方法

1.工业性生产的离子交换树脂出厂时难免有一些杂质,使用前应用清水冲洗,洗至树脂清亮为止。

2.用4%NaOH交替处理,在酸碱之间用大量水淋洗,如此反复处理三次。即:酸一水,碱一水,反复进行,每次酸碱用量为树脂体积的2倍,在交换柱中动态进行,如在容器中处理应采用少量多次的方法。

3.最后一次处理,阳树脂应用酸转成H型,所有酸量加倍,水洗用纯水;阴树脂应用碱转成OH型,所以用碱量应加倍,水洗时用纯水。

4.如为医药食品等工业,处理前最好用乙醇浸泡,然后再用酸碱处理。处理后的新树脂经过一个周期运行后的第一次再生,酸碱用量应为正常用量的1.5-2倍。

离子交换运行、再生中应注意的问题:

1.逆流再生后出水水质比顺流再生出水水质高,再生剂单耗低于顺流再生。

2.再生剂质量应高、纯度高的再生剂再生效果明显好得多。

3.再生用水的质量应高。

4.切忌阳树脂混入阴树脂中,否则出水汇Na量会增加而降低于顺流再生。

5.冬季进水温度低时。应加热再生剂的液体温度。碱液在30-40摄氏度。

6.反冲洗时,应缓慢开启反洗反洗进水阀逐渐提高进水量。水的浊度低时尽量减少反冲洗次数。

7.顺流再生剂浓度约4%左右,逆流再生剂浓度约2%左右为好。

 

我公司生产的成套离子交换器的选型参数图表请参见附页

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  • 点击数:1655  录入时间:2013-7-10 【打印此页】 【关闭