第六章混床离子交换系统

《第六章混床离子交换系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章混床离子交换系统（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第六章混床离子交换系统一、处理原理混合床离子交换法，就是把阴、阳离子交换树脂放在同一个交换器中，并且 在运行前将它们混合均匀。所以，混合床可以看作是许多阴、阳树脂交错排列而 组成的多级式复床，如以阴、阳混匀的情况推算，其级数约可达10002000级。在混合床中，由于阴、阳树脂是相互混匀的，所以其阴、阳离子交换反应几 乎是同时进行的。或者说，水的阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的。所 以经H型交换所产生的H+和经OH型交换所产生的0H-都不能累积起来，基本上 消除了反离子的影响，交换反应进行得十分彻底，出水水质很高。混合床中树脂失效后，应先将两种树脂分离，然后分别进行再生和清洗。分 离的方法

2、一般是用水力筛分法，即用水反洗，利用阳树脂的湿真密度比阴树脂大 的特点，使阳树脂处于下层，阴树脂处于上层。再生清洗后，再将两种树脂混合 均匀，又可投入运行。对水质要求高时，混合床中所用的树脂必须是强酸性阳树脂和强碱性阴树 脂。如用强酸性、弱碱性树脂或弱酸性、强碱性树脂的混合床，则出水水质就会 降低，但是由于弱碱性或弱酸性树脂容易再生，故可降低再生剂的用量。一般来 说，混合床做成固定式的。混床的离交换反应可以用下面的一个式子来表示出来：2RH2ROH2Na+Ca2+Mg2+(HsiO3-)(HCO3-)2Cl=R22Na+2 Ca2+ +H2OMg2+(HsiO3-)2R2 (HCO3-)2Cl

3、-2二、混床设备结构及特点固定床式混合床离子交换设备的壳体和压力式过滤器的相同，是圆柱形密闭 容器。壳体中常装置有上部进水装置；为了将其中阴、阳树脂分开再生，在其中 部还设有配水装置。其设备外观图具体见下图：进碱阀门反排阀门进水阀门出水阀门反洗阀门正排阀门反洗阀门气混阀门为了便于阴、阳树脂分层，混合床用的阳树脂和阴树脂的湿真密度差大于15% 20%。关于在混合床中阴、阳树脂的配比，应从影响出水水质和一个周期中交换器 的出水量两方面来考虑决定。由于各种阴、阳树脂交换容量的不同和各系统中混 合床进水的成分有差别，所以此配比值应根据具体情况选取。关于出水水质，试 验表明，除了阳树脂明显多于阴树脂的情

4、况外，改变两种树脂比影响不大；当阴 树脂多于阳树脂时，处理效果比阳树脂多于阴树脂的好。目前国内采用的树脂体 积比通常为阴：阳=2 : 1。三、安装说明本系统中设备包括，混合离子交换器两台，酸碱再生计量箱各一个，再生泵 的安装，酸碱喷射器各一个。混合离子交换器安装参照设备的外观图，设备的管 道安装请按现场管路图与工艺流程进行安装。如有其它问题请与现场安装指导工 程师联系。本体设备中的视镜，与法兰连接面不能撞击。酸碱喷射器应注意进出口方向与压力要求 管道连接处应注意必须牢固可靠，且地面已经了进行防腐处理。四、设备操作运行由于混合床是将阴、阳树脂装在同一个交换器中运行的，因此在运行上有许 多与普通固

5、定床不同的地方。下面从运行到失效后的操作进行讨论。1反洗分层。混合床除盐装置运行操作中的关键问题之一，就是如何将失效 的阴、阳树脂分开，以便分别通入再生液进行再生。目前都是用水力筛分法，对 阴、阳树脂进行分层。这种方法就是借反洗的水力将树脂悬浮起来，使树脂层达 到一定的膨胀率，再利用阴、阳树脂的密度差达到分层的目的。一般阴树脂的密 度较阳树脂的小，分层后阴树脂在上，阳树脂在下，只要控制适当，可以做到两 层树脂间有一明显的分界面。反洗开始时，流速宜小，待树脂层松动后，逐渐加大流速至10m/h左右，使 整个树脂层的膨胀率在 50以上。如反洗流速过大，虽然可以增加树脂的膨胀 率，有利于分离，但需要用

6、较高级的设备，这就增加投资。一般反洗需1015min。两种树脂是否能分层明显，除与阴、阳树脂的湿真密度差、反洗水流速有关 外，还与树的失效程度有关。树脂失效程度大的分层容易，反之就比较难，这是 由于树脂在吸着不同离子后，密度不同，沉降速度不同而致。当交换器运行到终 点时底层尚未失效的树脂较多，未失效的阳树脂（H型）与已失效的阴树脂（S04型） 密度差较小，所以分层就比较困难。为了容易分层，可在分层前先通入NaOH溶液，将阴树脂再生成OH型，阳树 脂转变为Na型，使两者间的密度差加大，从而加快其分层。此外，H型和OH型树脂还有互相粘结的现象（即抱团），这使分层困难。为 了消除此粘结现象，可在分怪

7、前先通入NaOH溶液。2. 再生。混合床的再生通常有体内再生法，下面来介绍这种方法。混床再生操作有反洗分层，阳，阴离子树脂再生；混脂及正洗见图NaOH除盐水ItJ废水托碱水HCl废液废水2除盐水X :X : :X :除盐水除盐水废水1 阴离子树脂再生，2 阳离子树脂再生,阴离子树脂清洗,3 阳,阴离子树脂各自冲洗,4 正洗体内再生，就是树脂有交换内部进行再生的方法。根据进酸、进碱和冲洗步骤的不同，它又可分为两步法和同时处理法两种。所谓两步法是指酸、碱再生液不是同时日先后进入交换器。两步法又可分 为碱液流经阴、阳树脂的两步法和酸、碱分别通过阳、阴树脂的两步法。在大型装置中，一般都使用酸、碱分别单

8、独通过阳、阴树脂层的两步法。 这种方法，是在反洗分层完毕后，将交换器中的水放至树脂表面上约 10cm 处，从上部送入 NaOH 溶液再生阴树脂，废液从阴、阳树脂分界自的排液管排出， 并按同样的流程进行阴树脂的清洗，清洗至排出水的OH-碱度至0.5mmol/L以下。 在此再生和清洗时，可用水下部通入阳树脂层，以减轻碱液污染阳树脂。然后，再生阳树脂时，酸由底部通入，废液也由阴、阳树脂分界自的排液 管中排出。此时，为了防止酸液进入阴树脂层，需继续自上部通以小流量的水清 洗阴树脂。阳树脂的清洗流程也和再生时相同，清洗至排出水的酸度降到 0.5mmol/L(OHJ 以下为止。最后进行整体正洗，即从上部进

9、水，底部排水，一直洗至排出水电导率至 1.5“S/cm(25C)以下(在正洗过程中，有时为了提高正洗效果，可以进行一次2 3min 的短时间反洗，以消除死角，松动树脂层)。体内再生的另一种方法是同时处理法。此法实际上与碱、酸分别通过阴、阳 树脂的两步法相似，即在再生和清洗时，由交换器上下同时送入的碱、酸液或清 洗水，分别经阴、阳树脂层后，由中间排水装置同时排出。此法再生时间的长短 取决于阴树脂的再生时间。实践证明，若使这种再生方法利到满意的结果，必须 有精以设计的再生系统。为了避免酸、碱液与出水的隔离，例如在连接混合床出水管的酸溶液输送管 上设置两个阀门。3. 阴、阳树脂的混合。树脂经再生和洗

10、涤后，在投入运行前必须将分层的树 脂重新混合均匀。这里所用的压缩空气进入交换器之前的压力，一般采用 0.1 0.15Mpa。压缩空气的流量为2.53.0m3/(m2s)。混合时间视树脂是否混合均匀为 准，一般为0.51.0min,时间过长易磨损树脂。为了获得较好的混合效果，混合前应把交换器中的水面层降到树脂层表面上 100150mm 处。树脂混合后，通常下层比较接近于给定的树脂混合(体积)比例，上层树脂 相差较大。这可能是由于混合后排水不及时或排水速度不够，在树脂往下沉降的 过程中又重新分离的结果。所以，要使树脂能混合均匀，除了必须通入适当的压 缩空气、并保持一定时间外，尚需有足够大的排水速度

11、，迫使树脂迅速降落，避 免树脂重新分离。树脂下降时，采用顶部进水对加速其沉降也有一定的效果。4. 正洗。混合后的树脂层，还要用除盐水以 1020 m/h 的流速进行正洗，直 至出水合格后，方可投入制水运行。正洗初期，由于排出水浑浊，可将其排入地 沟，待排水变清后，可回收利用。5. 交换。混合床的离子交换与普通固定床的相同，只是它可以采用更高的流 速，通常取 40-60m/h。上述的再生过程也可以下步骤来表述：(1) 反洗。 碱液箱放满清水，开启反进水阀、反排阀，开动碱泵，调整 进碱阀，水从混柱下部进入，从反排阀排出，将柱内的脏物和碎树脂 冲出，同时松动树脂。(2) 分层。利用阳、阴树脂的比重不

12、同，用NaCI溶液使阳、阴树脂分层。 在碱液箱内配制10%浓度NaCI溶液，按反洗的操作进行，柱内树脂 很快就会分出阴树脂在上、阳树脂在下的两层树脂。此时阳、阴树脂 按接触面应处于中排位置，阳、阴树脂的比是1 ：2 ，如树脂量不合适 时，应调整阳阴树脂装填量。树脂量调整合适以后，用中间水箱水正 洗一次，操作同运行，从正排阀排水，正洗至正排阀排水与进水掉到 率一致为止。(3) 再生阴树脂。 碱液的浓度，用量及配制方法参考阴柱再生，配制用 水改为阳床的产水或纯水。再生时开启进水阀、正排阀，开动碱泵， 调整进碱阀，控制再生液流速在 25 米/时，再生液用完为止。(4) 正洗阴树脂。 用中间水箱水按运

13、行操作，从正排阀排水，正洗至排 水pH=7.5，电导率与进水一致为止。(5) 再生阳树脂。 酸液的浓度、用量及配制方法参考阳柱再生，配制用 水改为中间水箱水。再生时开启反进水阀、反排水阀。开动酸泵，调 整进酸，控制再生液流速在 23 米/时，酸液自柱底部进入，从反排 水阀排除，以酸液不接触或少接触阴树脂为好，再生液用完为止。(6) 置换逆洗。 置换逆洗用纯水，操作同阳树脂再生，约 30 分钟。(7) 正洗阳树脂。 用中间水箱水按运行操作，从正排阀排水，正洗至正 排阀排水pH=6.67.0、电导率与进水一致为止。(8) 混合树脂。 开启正排阀、排气阀排水，排至柱内水面高于树脂上平 面 20025

14、0mm 时关闭正排阀。打开气洗阀进气，此时柱内气、水、 树脂上下翻腾，阳阴树脂充分混合，混合时间约 20 分钟，混匀后关 闭阀，正排阀开启，按运行正洗，正洗至出水电导率V1 口S/cm时， 关闭各阀待用。注：混柱再生时也可以不用 NaCI 溶液分层，直接用碱液再生，从正排阀 P3 进再生液，再生阴树脂时同时分层。此种方法操作简便，但树脂分层不如用NaCI 溶液效果好，再生阳树脂时容易使近于接触面的阴树脂失效。生产工艺中常用酸、碱分别通过阳、阴树脂的两步法，下面着重介绍“两步法”(1) 反洗分层。反洗流速10-15m/h,反洗时间一般为15-20min。待反洗水清 晰后，关闭反洗入口门、排水门，

15、待树脂落实后，从监视镜检查树脂分层情况， 分层好的树脂在中间排水管附近有明显的颜色区别。如分层不明显可重新反洗分 层。两种树脂是否能分层明显，除与阴、阳树脂的湿真密度差、反洗水流速有关 外，还与树脂的失效程度有关。树脂失效程度大的分层容易，反之就比较难，这 是由于树脂在吸着不同离子后，密度不同，沉降速度不同而致。对于阳树脂，不 同型的密度排列为：P HP NH4P CaP NaP KP Ba阴树脂不同型的密度排列为：P 0HP C1P C03P HC03P N03P SO4 当交换器运行到终点时底层尚未失效的树脂较多，则由上述排列可知：未失 效的阳树脂(H型)与已失效的阴树脂(S04型)密度差较小，所以分层就比较困难。为了容易分层，可在分层前先通入 NaOH 溶液，将阴树脂再生成 OH 型，阳 树脂转变为Na型，使两者间的密度差加大，从而加快其分层。(2) 再生。混床的再生有阳树脂再生、阴树脂再生、对流冲洗和小正洗四 步： 阳树脂再生。开启酸抽子入口水门，调整进水流速5 m/h。开启碱抽子入 口水门，维持“顶压水”流速5 m/h,用中间排水门调整树脂层上部水层200-300 mm。开启进酸阀，调