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离子交换设备

离子交换设备 2018-12-11 本文被阅读 836 次

离子交换设备.jpg

混床基本介绍

  混床是混合离子交换柱的简称,是针对离子交换技术所设计的设备。

  所谓混床,就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中,对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大,所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1:2,也有装填比例为1:1.5的,可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行,再生时树脂不移出设备以外,且阳、阴树脂同时再生,因此所需附属设备少,操作简便。

  混床处理工艺的设备包括混合离子交换器和体外再生设备。其中体外再生设备主要包括树脂分离器、阴(阳)树脂再生器、树脂贮存塔、混杂树脂塔和酸碱再生设备。国内混床处理工艺主要特点体现在树脂分离再生工艺上。树脂的分离再生工艺有三种。

混床设备优点

  1、出水水质优良,出水pH值接近中性。

  2、出水水质稳定,短时间运行条件变化(如进水水质或组分、运行流速等)对混床出水水质影响不大。

  3、间断运行对出水水质的影响。指吹酵T饲八仕璧氖奔浔冉隙。

  4、回收率达到100%

构成及性能

  混床外壳制作材质有玻璃钢、有机玻璃、不锈钢、碳钢、防腐等,外型为圆柱型,直径Φ200—2500mm,产水量从0.5t/h—98t/h。阳床装载强酸阳离子交换树脂,阴床装载强碱阴离子交换树脂,装载高度一向在1000—2400 mm,小型滤帽式设备底部没有承托层,中大型设备底部有粒度不同多级别石英砂承托层(现不建议这样做,因为酸洗的时候石英砂和酸会产生化学反应,对水质造成影响),逆流再生固定床树脂顶层有200 mm厚压脂层树脂(特殊的树脂用来覆盖下面的树脂)。有机玻璃柱运行压力≤0.15MPa,其他材质的设备运行压力≤0.6MPa。阳床配备有酸箱、酸泵再生系统,阴床配备有碱箱、碱泵再生系统。

混床再生步骤

  运行

  本系统有两种进水方式:软化(软化器处理水)进水和初脱盐(反渗透处理水)进水,分别由各自的控制阀控制进水。

  运行时,开初脱盐进水控制阀、进水阀、产水阀,其他阀们均应关闭!

  反洗

  关闭进水阀、产水阀;打开反洗进水阀、反洗排放阀,以10m/h反洗15min。然后,关闭反洗进水阀、反洗排放阀。静置,沉降5~10min。开排气阀、中排阀,部分排水至树脂层表面上10cm左右,关闭排气阀、中排阀。

  再生

  开进水阀、加酸泵、进酸阀、中排阀,以5m/s、200L/h对阳树脂进行再生,用反渗透产水对阴树脂进行清洗,维持柱内液面在树脂层表面上10cm。对阳树脂再生30min后,关进水阀、加酸泵、进酸阀,开反洗进水阀、加碱泵、进碱阀,以5m/s、200L/h对阴树脂进行再生,用反渗透产水对阳树脂进行清洗,维持柱内液面在树脂层表面上10cm,再生30min。

  置换、混脂、冲洗

  关加碱泵、进碱阀,开进水阀,上下同时进水对树脂进行置换、清洗。30min后,关进水阀、反洗进水阀、中排阀,开反洗排放阀、进气阀、排气阀,以压力0.1~0.15MPa,气量2~3m3/(m2·min),混合树脂0.5~5min。关反洗排放阀、进气阀,沉降1~2min。开进水阀、正洗排放阀,调节排气阀,灌水至柱内无空气后,关排气阀,对树脂冲洗。当电导率达到要求时,开产水阀,关正洗排放阀,开始制水。

混床处理工艺

  树脂二次分离再生工艺
  是将失效的混床树脂输送至树脂分离器(阳树脂再生器),完成水力分离后,将上层的阴离子交换树脂移送混床至阴树脂再生器。阴阳树脂分离面附近的混合树脂输送到混杂树脂塔,然后分别再生阴阳树脂。对于混杂树脂塔内的树脂,下一次再生时将被送回到树脂分离器(阳树脂再生器)内进行二次分离。在这里,树脂分离器同时作为阳树脂再生器。
  锥体分离再生工艺
  锥体分离再生工艺是将树脂分离器底部作成一锥体。该设备同时作为阴树脂再生器而不作为阳树脂再生器。失效树脂从混床输送到树脂分离器完成水力分层后,位于树脂分离器下部的阳树脂从锥体底部被输送到阳树脂再生器。由于树脂分离器底部为一锥形体,树脂分离界面的树脂很少,从而减少中间混合树脂的数量,提高分离效果。在输送阳树脂时,分离界面在自动控制时的自动检测常采用光电法或电导法。所谓光电法即采用光电计检测阴阳树脂颜色的深浅;而电导法则采用测量阴阳树脂输送水的电导变化,当充入W2气体的树脂输送水由阳树脂变为阴树脂时,其电导将变小。利用两种方式产生的信号变化来控制阴阳树脂界限。
  阴阳树脂再生工艺
  是将失效树脂从混床输送到树脂分离器内,失效树脂水力分层后,在分离器内同时对阴阳树脂进行再生。树脂分离器同时作为树脂再生器。该方式同补给水处理除盐混床完全相同。 


离子交换器


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离子交换器简介

  离子交换器工艺需要将交换剂放在离子交换器(或称为床)内进行,离子交换剂失效后通过再生来恢复离子交换能力。为了提高离子交换工艺的经济性和技术适用性,产生了不同树脂的组合、不同的床型以及各种离子交换系统。常见的离子交换器有固定床(离子交换器)和连续床两类。

典型工艺流程

典型工艺流程

工作原理

  工作原理就是离子的交换。

  运行时:阳树脂(H-R)+(M+)→(M-R)+(H+)

  阴树脂(OH-R)+(X-)→(X-R)+(OH-)

  其中M+为金属离子,X-为阴离子。再生过程为其逆过程。

  离子交换器的失效控制

  离子交换除盐水处理较简单的流程为阳床-阴床组成的一级复床除盐系统。有的一级复床除盐系统采用单元制,即每套一级复床除盐系统包括 阳床、(除碳器)、阴床各一台,在离子交换除盐运行过程中,无论是阳床还是阴床先失效,都是同时再生;还有的一级复床除盐系统采用母管制,即阳床与阳床或阴床与阴床是并联运行的,哪一台交换器失效就再生哪一台。

  1 检测和控制原理

  强酸性阳树脂对水中各种阳离子的吸附顺序为:

  Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+;由此可知,水中金属离子Na+被吸附的能力较弱,所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移,H+.最后被其他阳离子置换下来,当保护层穿透时,首先泄漏的是最下层的Na+;因此监督阳离子交换器失效是以漏钠为标准的;其反应方程为(A代表金属阳离子,R为树脂基团):

  An++nRH=RnA+nH+

  HCO3-+ H+ =H2O+CO2↑

  强碱性阴树脂对水中各种阴离子的吸附顺序为:

  SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知,HSiO3-的吸附能力较弱,所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移,OH-.被其他阴离子置换下来,当保护层穿透时,首先泄漏的是最下层的HSiO3-;因此监督阴离子交换器失效是以漏硅为标准的;其反应方程为(B代表酸根阴离子,R为树脂基团):

  Bm-+mROH=RmB+mOH-

  设备优点

  (1) 出水水质优良,出水pH值接近中性。 

  (2) 出水水质稳定,短时间运行条件变化(如进水水质或成分、运行流速等)对混床出水水质影响不大。 

  (3) 间断运行对出水水质的影响。指吹酵T饲八仕璧氖奔浔冉隙。

  (4) 产水水质优良,电导率≤0.2us/cm

离子交换器的用途

  离子交换器主要用于纯水和高纯水的制备,主要用于中高压锅炉给水;新材料、新能源、化工新材料,轻金属材料、纳米材料、玻璃钢石墨、复合材料等的生产工艺用水。


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