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深入分析離子交換設備的工作原理

發布日期:

2017-02-27 13:46:25

欄目:

水處理設備資訊

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    離子交換設備是水的軟化和除鹽處理最常用的基本技術。具有處理程度高、出水水質好、技術成熟設備簡單、價格適宜等特點,在日常生活中得到了廣泛的應用。那么什么是離子交換?離子交換設備又是如何工作的?

離子交換設備

一、離子交換設備的基本原理

    1、離子交換軟化的基本原理   離子交換軟化除鹽的基本原理是:用Na型強酸性陽離子交換樹脂中的Na+ 交換去除水中的Ca2+、Mg2+ 硬度,飽和的樹脂再用5%~8%的食鹽NaCI溶液再生。原水經過樹脂的軟化,水中的致硬離子Ca2+、Mg2+ 被全部去除,替換成非致硬的Na+ 離子,但是處理后水的含鹽量(以mol為單位)沒有降低。
    2、離子交換除鹽的基本原理   先用H型強酸性陽離子交換樹脂中的H+ 交換去除水中的所有金屬陽離子(以符號Mm+代表),飽和的樹脂用3%~4%的鹽酸HCI溶液再生。再用OH型強堿性陰離子交換樹脂中的OH- 交換去除水中的除OH- 外的所有陰離子(以符號Nn-代表),飽和的樹脂用2%~4%的NaOH溶液再生。最后所產生的H+ 與OH-合并為水分子。原水經過離子交換除鹽處理后,水中的各種離子都被去除掉了。
    3、離子交換樹脂   離子交換樹脂具有離子交換能力,水處理中所使用的離子交換劑有:離子交換樹脂、磺化煤、鈉沸石等,是目前所用的主要離子交換樹脂。
    離子交換樹脂由樹脂母體(骨架)和交換基團構成。離子交換樹脂在生成過程中先采用凝膠法生成樹脂母體小球。樹脂母體小球為具有空間網架多孔結構的高分子聚合物的小球。例如苯乙烯系樹脂小球。樹脂小球上再引入不同的交換基團,使其具有交換功能,成為離子交換樹脂。例如:苯乙烯系樹脂小球在濃硫酸中加熱到100℃,以1%硫酸銀為催化劑,把聚乙烯樹脂苯環上的部分H+ 置換為磺酸基團(—RO3H),就得到強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。在苯乙烯系樹脂上加入季氨基,則得到強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂。

二、離子交換設備的再生原理

    1、堿液再生系統  陰離子交換樹脂的再生劑為燒堿,即氫氧化鈉。
氫氧化鈉產品有固體和液體兩種,液體濃度為30%~40%,使用較為方便,其再生系統與設備鹽酸再生系統相同。為了提高陰離子樹脂的再生效果,再生時多對堿液加熱使用(在噴射器后用蒸汽加熱)。若采用固體燒堿(NaOH含量95%以上),則先將其溶解成30%~40%的堿液后再用。
    2、鹽液再生系統  鹽液再生系統用于Na型陽離子交換器的再生,以鹽(NaCI)作為再生劑。飽和鹽液濃度約為23%~26%,樹脂再生液中NaCI的濃度控制5%~8%。
    3、酸液再生系統  陽離子交換樹脂要作酸再生,可以用鹽酸或硫酸。鹽酸應稀釋為3%~4%送入離子交換柱中。
    用硫酸作再生劑時,因硫酸的濃度高(96%左右),用量少,并且由于碳鋼耐濃硫酸,可以直接用碳鋼容器存放,防腐問題小。但對再生液的配置濃度必須嚴格控制,否則會在樹脂中產生CaSO4沉淀析出物。在實際生產中,多采用分步再生法,即先用低濃度高流速的硫酸再生液再生,然后逐步提高硫酸濃度,降低流速。再生液的濃度視原水中Ca2+ 的含量和所占水中陽離子的比例,計算或調試確定。
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