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离子交换树脂再生方式有哪些?

作者:漂莱特   来源:英国漂莱特树脂   发布时间:2012-10-25 14:54:09

  离子交换树脂再生方式有哪些?

  离子交换剂失效后通过再生来恢复离子交换能力,常用再生方式有顺流再生与逆流再生。

  (一)顺流再生

  顺流再生时原水与再生液流过交换剂层的方向相同。因此在再生液流过交换剂层时首先接触到的是交换剂层上部完全失效的已包含上部交换剂层被置换出来的离子,影响交换剂层下部的再主度(再生度指离子交换剂层中已再生离子量与全部交换容量的比值),造成处理水质降低、再生剂耗量增加。顺流再生离子交换设备简单,工作可靠,但受原水水质组分影响大,再生效果换容量不能得到充分利用。而再生后,下部再生度最低,为了提高出水质量和工作交换容量,必须增加再生剂的耗量。

  (二)逆流再生

  原水从交换器上部进人与再生液的方向相反,逆流再生(也称对流再生)过程中交换剂层的离子分布状态

  1.逆流再生的优点

  与顺流再生比较,采用逆流再生提高了再生剂利用率,降低再生剂耗量30%-50%提高出水质量;降低清洗水耗量30%~50%降低再生废液排放量与排放浓度,排放再生废液中酸、碱浓度小于1%。

  采用逆流再生原水含盐量500mg/L时,仍能保持出水质量;由丁辱部交换剂再生彻底,交换剂工作层,同时原水先接触上部未彻底再生交换剂,减少了反离子效应,提高了交换剂工作交换容量。

  2.逆流再生设备结构特点

  在运行中,如采用强酸阳树脂、强碱阴树脂,当由H型树脂转为Na型,由。H型树脂转为Cl型时,体积收缩,交换剂层孔隙率逐渐减少,实际树脂失效时体积缩小80一l00mm。逆流再生时,再生液从底部进人,需要保持交换剂层稳定,压实状态,因此需要增加压实层与顶压措施。压实层的作用能截留悬浮杂质,使顶压的空气或水通过压实层能均匀分布于整个床层,保持床层在逆流再生时床层不上升或流动。顶压措施有气顶压(在底部进再生液,同时在上部进净化压缩空气)、水顶压(在底部进再生液,同时在上部小流量进水)及无顶压(再生液在底部低速进人)三种方式。压实层高度一般在中间排液管上面150~200mm。采用压实层可以防止交换剂层上升或流动并截留进水中杂质。压实层材料曾经采用过白球等,当前都采用与其相同的离子交换树脂。无顶压(再生液低速进人)操作简单已广泛应用,采用无顶压逆流再生压实层可适当提高,目前一般采用200mm。

  3.逆流再生的应用

  在强一弱型树脂联合应用系统中,强型树脂的再生可采用顺Ilk再生或逆流再生,弱型树脂一般采用顺流再生,因弱型树脂极易再生,再生水平对弱型树脂工作交换容量的影响不大。

  (三)再生工艺参数

  1.再生剂种类

  (1)常用再生剂。离子交换树脂的再生剂有盐(NaCI )、酸(I-ICI, H2SO4)、碱(NaOH)等。在寒冷地区碱液储存槽在寒冷地区内应设加温装置(低压蒸汽盘管或电伴热带)。碱液也可采用固体氢氧化钠,但需要蒸汽加热溶解,操作麻烦。

  在化工企业中,有采用硝酸做阳床再生剂的实例。为防止硝酸的强氧化性对阳离子交换树脂造赫坏,一般控制再生剂的浓度在2%~2. 5%,再生剂的用量为理论量的2~3倍,阳离子交换树脂的工作交换容量在800mol/m³左右。再生剂管路采用耐硝酸腐蚀不锈钢材质。橡胶在硝酸的强氧化性作用下易老化开裂,失去防腐作用,为此阳床内壁涂刷抗硝酸涂料。

  (2)硫酸与盐酸再生剂区别。固定床采用践呱再生酸消耗量较HCI再生低,但H2SO4再生操作较H。再生复杂并且由于再生时浓度控制得低,再生耗时较HCl再生长,废水排放量较HCI再生高。H2SO4再生阳离子交换树脂酸消耗成本比HCl再生稍高,但H2SO4再生产生的废水,中和处理成本较HCl再生产生的废水中和处理成本低得多,使脱盐水装置总生产成本降低,并且废水中SO2-4离子比CI-离子易处理,对环保封泳有利。由于硫酸与盐酸的再生流速、冬流量不同再生装置设计也有区别,在选用离子交换器时要注明采用那种再生剂。

  (3)H2SO4稀释发热量计算。采用硫酸再生时有时把浓硫酸先稀释到一定浓度,此时要考虑浓硫酸稀释时的发热量随溶液温度升高。稀释后限制溶液温度不超过55℃。

  2.再生剂的纯度

  再生用的药品质量对离子交换树脂的再生效果有很大的影响,阴离子交换树脂再生采用高纯碱有利于对阴树脂的再生。根据离子交换平衡原理,对工业碱与高纯碱质量的理论分析得出,采用高纯碱再生时,其阴床出水Cl一含量仅为工业碱再生时的1/46。实践证明,采用高纯碱再生时,树脂的再生度提高了约77%,树脂的工作交换容量提高了约13%,同时设备的周期制水量提高了约16 %。

  3.再生剂量

  离子交换是可逆的,离子交换剂失效后理论上再生1 mol离子量需要再生剂的摩尔量称为再生比耗(或称再生水平),以100%纯度再生剂表示。也可用实际再生剂的消耗量与理论需要量的比值来表示,如强碱阴树脂需要100%纯度NaOH的再生比耗为1.5,即实际再生lmol离子量需要的NaOH量1.5×40是60g(1molNaOH是40g),也可以说强碱阴树脂需要100%纯度NaOH的再生比耗(再生水平)为60g/mol。再生比耗与进水水质、树脂质量、再生方式等因数有关。离子交换树脂首次再生,其再生剂量应是设计再生剂量的1.5~2倍,逆流再生设备在大反洗后的再生剂量要增加10%-50%。

  4.再生液温度

  一般均在常温下再生。阴树脂再生时,所用再生液的温度和再生时间,对再生程度的影响要比阳树脂大。当原水中Si02 <ΣA<10%,加热碱液不经济Si02 <ΣA比值升高时,加热碱液除硅效果明显提高。阴离子交换树脂提高再生液的温度可以改善对硅酸的再生效果和缩短再生时间,但温度太高易使树脂的交换基团分解,影响其交换容量的使用寿命。实践证明,再生和清洗的最佳温度对于工型强碱性阴树脂为35~50℃ II型为(35士3)℃在动态阴离子交换过程中,HSiO-3在树脂层中的分布情况与其他阴离子有些不同。HSiO-3虽然主要是被下层的阴树脂吸附着,但就是在最上层的树脂中也有少量吸附。同理,再生时,树脂层中硅酸氢根被置换出来的速度也就比较缓慢。碱液不加热要增加再生剂的耗量。弱碱阴树脂D354-FC工作交换容量与水温。

  5.再生液的浓度和流速

  再生液流速涉及再生液和树脂的接触时间,直接影响再生效果。在离子交换器中,再生液的流速一般控制在4 ~8m/h。如果再生液和树脂的接触时间不够,可调整再生液的浓度和流速,必要时修改设备直径。

  强型离子交换树脂的再生浓度一般采用2%-5%,弱型离子交换树脂容易再生,对再生效率影响不大,再生浓度一般采用0.5%一5%。

  强碱性阴离子交换树脂的再生流速sυ=2~4,再生时间与运行时进水中的Si02%有关。

  6.置换

  树脂再生后,再生系统管道与树脂层内残存一定量的再生剂,需用水(或去离子水)进行清洗,这个过程也称为“置换”清洗水量是系统、设备自用水量的一部分。置换过程中的需水量。

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