4離子交換處理

1、離子交換處理 v為了除去水中的離子態(tài)雜質(zhì)，目前電廠廣泛采用的是離子交換法。這種方法可以將水中離子態(tài)雜質(zhì)清除得比較徹底，因而能制得純度很高的水。所以，在熱力發(fā)電廠的補(bǔ)充水制備工藝中，離子交換處理是一個(gè)必要的步驟。離子交換樹(shù)脂 v離子交換處理使用離子交換劑（簡(jiǎn)稱交換劑）來(lái)進(jìn)行。這種物質(zhì)遇水時(shí)，可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號(hào)的離子相互交換，如h型離子交換劑遇到含有ca2+的水時(shí)，就發(fā)生下列反應(yīng)：式中式中r r表示交換劑，表示交換劑，rhrh表示交換劑中可交換的離子為表示交換劑中可交換的離子為h h（稱（稱h h型）。型）。反應(yīng)結(jié)果，水中反應(yīng)結(jié)果，水中caca2+2+被吸著在離子交換劑上，交

2、換劑轉(zhuǎn)變?yōu)楸晃陔x子交換劑上，交換劑轉(zhuǎn)變?yōu)閏aca型，而交換劑上原有的型，而交換劑上原有的h h+ +跑入水中，這樣水中的跑入水中，這樣水中的caca2+2+就被除去就被除去了。了。轉(zhuǎn)變成的轉(zhuǎn)變成的caca型離子交換劑，可以用酸溶液通過(guò)的辦法，使其再型離子交換劑，可以用酸溶液通過(guò)的辦法，使其再變成變成h h型的交換劑，以便重新使用，稱為交換劑的再生。型的交換劑，以便重新使用，稱為交換劑的再生。2+ 22rh+ca r ca+2hv離子交換劑的種類(lèi)很多，有天然和人造、有機(jī)和無(wú)機(jī)、陽(yáng)離子型和陰離子型等之分。此外，按結(jié)構(gòu)待征來(lái)分，還有大孔型和凝膠型等。目前廣泛采用的是合成離子交換樹(shù)脂。v離子交換樹(shù)

3、脂是一類(lèi)帶有活性基團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化合物。在它的分子結(jié)構(gòu)中，可以人為地分為兩部分：一部分稱為離子交換樹(shù)脂的骨架，它是高分子化合物的聚體，具有龐大的空間結(jié)構(gòu)，支撐著整個(gè)化合物；另一部分是帶有可交換離子的活性基團(tuán)，它化合在高分子骨架上，提供可交換的離子?；钚曰鶊F(tuán)也是由兩部分組成：一是固定部分，與骨架牢固結(jié)合，不能自由移動(dòng)，稱為固定離子；二是活動(dòng)部分，遇水可以電離，并能在一定范圍內(nèi)自由移動(dòng)，可與周?chē)械钠渌鼛?lèi)電荷的離子進(jìn)行交換反應(yīng)，稱為自由離子或可交換離子。v離子交換樹(shù)脂的分類(lèi)v1按活性基團(tuán)的性質(zhì)分類(lèi)v分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。v帶有酸性活性基團(tuán)、能與水中陽(yáng)離子進(jìn)行交換的稱陽(yáng)離子交

4、換樹(shù)脂；v帶有堿性活性基團(tuán)，能與水中陰離子進(jìn)行交換的稱陰離子交換樹(shù)脂。v按活性基團(tuán)上h+或oh電離的強(qiáng)弱程度，又可分為強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂以及強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂和弱堿性陰離子交換樹(shù)脂。v2按離子交換樹(shù)脂的孔型分類(lèi)v分為凝膠型樹(shù)脂和大孔型樹(shù)脂。v凝膠型樹(shù)脂由苯乙烯和二乙烯苯混合物在引發(fā)劑存在下進(jìn)行懸浮聚合得到的具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物，這種聚合物呈透明或半透明狀態(tài)的凝膠結(jié)構(gòu)。v大孔型樹(shù)脂在制備高分子聚合物骨架時(shí)，在單體混合物中加入致孔劑，待聚合反應(yīng)完成后，再將致孔劑抽提出來(lái)，這樣便留下了永久性網(wǎng)孔，稱物理孔。v 3按單體種類(lèi)分類(lèi)v分為苯乙烯系、丙烯酸系等。分類(lèi)代號(hào)（第一位

5、數(shù)字）分類(lèi)代號(hào)（第一位數(shù)字）代號(hào)代號(hào)0 01 12 23 34 45 56 6活性基活性基團(tuán)團(tuán)強(qiáng)酸強(qiáng)酸性性弱酸弱酸性性強(qiáng)堿強(qiáng)堿性性弱堿弱堿性性螯合螯合性性兩性兩性氧化還原氧化還原性性骨架代號(hào)（第二位數(shù)字）骨架代號(hào)（第二位數(shù)字）代號(hào)代號(hào)0 01 12 23 34 45 56 6骨架骨架類(lèi)型類(lèi)型苯乙苯乙烯系烯系丙烯酸丙烯酸系系酚酚醛醛系系環(huán)氧環(huán)氧系系乙烯吡乙烯吡啶系啶系脲醛脲醛系系氧乙氧乙烯系烯系v離子交換樹(shù)脂的命名 v全名稱由分類(lèi)名稱、骨架(或基團(tuán))名稱、基本名稱依次排列組成?；久Q為離子交換樹(shù)脂。大孔型樹(shù)脂在全名稱前加“大孔”兩字。分類(lèi)屬酸性的在基本名稱前加“陽(yáng)”字；分類(lèi)屬堿性的，在基本名稱

6、前加“陰”字。 v型號(hào)v離子交換樹(shù)脂產(chǎn)品的型號(hào)以三位阿拉伯?dāng)?shù)字組成：第一位數(shù)字代表產(chǎn)品分類(lèi)，第二位數(shù)字代表骨架組成，第三位數(shù)字為順序號(hào)，用以區(qū)別活性基團(tuán)或交聯(lián)劑的差異。大孔型樹(shù)脂，在型號(hào)前加“大”字的漢語(yǔ)拼音首位字母“d”；交聯(lián)度數(shù)值在型號(hào)后用“”符號(hào)聯(lián)接阿拉伯?dāng)?shù)字表示。 v如：0017型表示強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，2017型表示強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂，交聯(lián)度均為7。 v化學(xué)性能v1酸、堿性vh型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和oh型陰離子交換樹(shù)脂的性能與電解質(zhì)酸、堿相同，在水中有電離出h+和oh的能力，根據(jù)電解能力的大小還可以有強(qiáng)弱之分。v2. 離子交換反應(yīng)的可逆性v離子交換反應(yīng)是可逆的，是離子

7、交換樹(shù)脂可以反復(fù)使用的重要性質(zhì)。2+ 22rh+ca r ca+2hv3離子交換樹(shù)脂的選擇性v離子交換樹(shù)脂吸著各種離子的能力不一，有些離子易被交換樹(shù)脂吸著，但吸著后要把它置換下來(lái)就比較困難；而另一些離子則很難被吸著，但被置換下來(lái)卻比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。v選擇性是由于離子交換樹(shù)脂與各種反離子之間的親和力大小不同而產(chǎn)生的，會(huì)影響到離子交換樹(shù)脂的交換和再生過(guò)程。v各種離子的選擇性順序如下：v（1）強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂：fe3+al3+ca2+mg2+k+nh4+na+h+。v離子所帶電荷量愈大，愈易被吸??；當(dāng)離子所帶電荷量相同時(shí)，離子水合半徑較小的易被吸取。v（2）弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂，h+的位置

8、向前移動(dòng)：h+ fe3+al3+ca2+mg2+k+nh4+na+ 。v（3）強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂：so42no3clohhco3hsio3。v（4）弱堿性陰樹(shù)脂：oh so42no3clhco3hsio3 。v4交換容量v離子交換樹(shù)脂的交換容量表示其可交換離子量的多少。其表示單位有以下兩種：一是質(zhì)量表示法，即單位質(zhì)量離子交換樹(shù)脂的吸著能力，通常用mmol/g表示；另一種是體積表示法，即單位體積離子交換樹(shù)脂的吸著能力，通常用mol/m3表示。v(1) 全交換容量(q) v全交換容量表示一定量的離子交換樹(shù)脂中所有活性基團(tuán)的總量，即將樹(shù)脂中所有活性基團(tuán)全部再生成某種可交換的離子，然后測(cè)定其全部交換下來(lái)的量

9、。v(2) 工作交換容量(qg) v把離子交換樹(shù)脂放在動(dòng)態(tài)交換柱中，通過(guò)需要處理的水，直到濾出液中有要交換的離子漏出為止，此時(shí)交換劑所發(fā)揮出的交換容量，稱為工作交換容量。工作交換容量常用體積表示法，即mol/m3或 mmol/l。v工作交換容量不是常數(shù)，而與下列因素有關(guān)：v交換劑的粒度。同樣性質(zhì)的交換劑，顆粒越小，交換容量越大。但水流過(guò)交換劑層的阻力也大，在相同條件下過(guò)濾速度降低。v樹(shù)脂層的高度。交換劑層越高，交換劑的利用率越高，工作交換容量越大。因此樹(shù)脂層高度一般不低于0.6m。v進(jìn)出水水質(zhì)。進(jìn)水中離子的濃度越高，交換終點(diǎn)的控制指標(biāo)越嚴(yán)，出水水質(zhì)指標(biāo)要求越高，工作交換容量越小。v水流速度。過(guò)

10、濾速度過(guò)高時(shí)，工作交換容量降低。如交換劑層高度為1.5m交換器，過(guò)濾速度由10m/h提高到30m/h時(shí)，工作交換容量降低1015。v再生程度。離子交換樹(shù)脂的再生程度對(duì)其交換容量有很大的影響。通常為了節(jié)約再生劑的用量，交換劑不能得到徹底再生，這也會(huì)對(duì)工作交換容量有很大影響。如經(jīng)充分再生，則可得到最大的工作交換容量，但再生劑的用量大大增加。實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)既能使交換劑得到較好的再生，又不消耗過(guò)量的再生劑，即要選擇最優(yōu)的再生劑量。離子交換原理 322232rh+ca(hco )r ca+2h co322232rh+mg(hco )r mg+2h co 323 rh+nahcorna+ h co 422

11、4 2rh+casor ca+h so42242rh+mgsor mg+h so 323rh+nahcorna+h corh+naclrna+hcl 強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂對(duì)水中所有陽(yáng)離子均有較強(qiáng)的交換能力，與水中主要陽(yáng)離子ca2+、mg2+、na+的交換反應(yīng)為：經(jīng)h離子交換后，水中各種溶解鹽類(lèi)都轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的酸，出水呈酸性，甚至出現(xiàn)鹽酸、硫酸等強(qiáng)酸。由于強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂電離出h+的能力很強(qiáng)，所以它具有除去水中陽(yáng)離子的徹底性，但將失效樹(shù)脂恢復(fù)成h型則較為困難，為此必須用過(guò)量的強(qiáng)酸(hcl或h2so4)進(jìn)行再生。32222caca2rcooh+(hco )(rcoo)+2h o+2comgmg4224 caca

12、2rcooh+so(rcoo)+h somgmgrcooh+ naclrcoona+hcl 弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂對(duì)水中碳酸鹽硬度有較強(qiáng)的交換能力，弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂對(duì)水中碳酸鹽硬度有較強(qiáng)的交換能力，其交換反應(yīng)為；其交換反應(yīng)為；n弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂對(duì)水中的中性鹽基本上無(wú)交換能力弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂對(duì)水中的中性鹽基本上無(wú)交換能力，這是因?yàn)榻粨Q反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)酸抑制了樹(shù)脂上可交，這是因?yàn)榻粨Q反應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)酸抑制了樹(shù)脂上可交換離子的電離。換離子的電離。n弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂的交換能力與強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂比較雖弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂的交換能力與強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂比較雖有局限性，但其交換容量比強(qiáng)酸性樹(shù)脂高很多。有局限性，但其交換容量比強(qiáng)酸性樹(shù)脂高很多。n很容易再生，不

13、論再生方式如何，都能得到較好很容易再生，不論再生方式如何，都能得到較好的再生效果。的再生效果。33roh+nahsiorhsio +naoh 強(qiáng)堿性強(qiáng)堿性ohoh型交換劑可以用來(lái)和水中各種型交換劑可以用來(lái)和水中各種陰離子進(jìn)行交換，在稀溶液中它對(duì)各種陰離子陰離子進(jìn)行交換，在稀溶液中它對(duì)各種陰離子的選擇性為：的選擇性為：soso4 42 2nono3 3clclohohhcohco3 3hsiohsio3 3。它對(duì)強(qiáng)酸陰離子的吸著能力很強(qiáng)，而對(duì)它對(duì)強(qiáng)酸陰離子的吸著能力很強(qiáng)，而對(duì)于弱酸陰離子的吸著能力則較小。對(duì)于很弱的于弱酸陰離子的吸著能力則較小。對(duì)于很弱的硅酸，它雖然能吸著硅酸，它雖然能吸著hsi

14、ohsio3 3，但吸著能力很差。，但吸著能力很差。如與水中硅酸鹽如與水中硅酸鹽nahsionahsio3 3反應(yīng)：反應(yīng)：生成物中有強(qiáng)堿生成物中有強(qiáng)堿naohnaoh，使出水中有大量反離子，使出水中有大量反離子ohoh，交換反應(yīng)就不能徹底，除硅的作用往往不完全，難交換反應(yīng)就不能徹底，除硅的作用往往不完全，難以滿足高參數(shù)鍋爐的要求。以滿足高參數(shù)鍋爐的要求。在水處理工藝中，必須設(shè)法排除在水處理工藝中，必須設(shè)法排除ohoh的干擾，創(chuàng)造的干擾，創(chuàng)造有利于吸著有利于吸著hsiohsio3 3的條件?，F(xiàn)在普遍采用的辦法是的條件?，F(xiàn)在普遍采用的辦法是先將水通過(guò)強(qiáng)酸性先將水通過(guò)強(qiáng)酸性h h型交換劑，使水中各種

15、鹽類(lèi)都轉(zhuǎn)型交換劑，使水中各種鹽類(lèi)都轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的酸。這樣，在用強(qiáng)堿性變?yōu)橄鄳?yīng)的酸。這樣，在用強(qiáng)堿性ohoh型交換劑處理型交換劑處理時(shí)，由于交換產(chǎn)物中有電離度非常小的時(shí)，由于交換產(chǎn)物中有電離度非常小的h h2 2o o，故可防，故可防止水中止水中ohoh的干擾。的干擾。2 332roh+h siorh sio +h ov弱堿性陰樹(shù)脂只能吸著so42、cl、no3等強(qiáng)酸根，對(duì)弱酸根hco3的吸著能力很弱，對(duì)更弱的硅酸根hsio3不能吸著。不僅如此，弱堿性oh型樹(shù)脂對(duì)于這些酸根的吸著過(guò)程只能在酸性溶液中進(jìn)行，或者說(shuō)只有當(dāng)這些酸根成酸的形態(tài)時(shí)才能被吸著。v雖然弱堿性oh型樹(shù)脂的交換性能不如強(qiáng)堿性的好，但

16、它極易用堿再生。這對(duì)于降低離子交換除鹽系統(tǒng)運(yùn)行中的堿耗，具有很大意義，特別是當(dāng)原水中含有強(qiáng)酸陰離子的量較多時(shí)。v在離子交換除鹽系統(tǒng)中，弱堿性oh型樹(shù)脂常常是和強(qiáng)堿性oh型樹(shù)脂聯(lián)合使用的，所以它還可以利用再生強(qiáng)堿性oh型樹(shù)脂后的廢液來(lái)再生。這樣，不僅可節(jié)約用堿量，而且可減少?gòu)U堿的排除量。離子交換設(shè)備 v電廠水處理中廣泛采用固定床作為陽(yáng)離子交換器（陽(yáng)床）和陰離子交換器（陰床），另外為了保證出水水質(zhì)，除鹽系統(tǒng)中還會(huì)設(shè)置混床，混床的結(jié)構(gòu)形式也采用固定床。在運(yùn)行中，離子交換劑層固定在交換器中，基本靜止不動(dòng)；再生時(shí)，交換劑也相對(duì)靜止，一般不將交換劑轉(zhuǎn)移到床體外部進(jìn)行再生。固定床的運(yùn)行方式，通常是使水由上向

17、下不斷地通過(guò)交換劑層。v當(dāng)將水由上部通入交換劑時(shí)，水中雜質(zhì)粒子首先遇到處于表面層的交換劑，與樹(shù)脂進(jìn)行交換反應(yīng)，所以這層交換劑通水后很快就失效了。水繼續(xù)通過(guò)時(shí)，表面層的交換劑已不能與水中的離子進(jìn)行交換，交換作用就移動(dòng)到下一層的交換劑。此后，整個(gè)交換劑層分為三個(gè)區(qū)域。上部是已失效的交換劑層，稱為失效層(也叫飽和層)。在它下面的一層稱為工作層。v由于離子交換反應(yīng)速度較小，水中的離子不可能馬上被交換，未交換的離子繼續(xù)向下移動(dòng)，直至達(dá)到交換平衡，從而形成一定厚度的工作層。工作層的厚度取決于交換反應(yīng)速度和相應(yīng)的離子供給速度的大小。最下部的交換劑層是未參加反應(yīng)的一層，因?yàn)橥ㄟ^(guò)工作層后的水質(zhì)已達(dá)到與離子交換劑

18、呈平衡的狀態(tài)，該層樹(shù)脂層不參與交換，僅起保護(hù)作用。v固定床離子交換的運(yùn)行方式是以離子交換劑為濾料，對(duì)水進(jìn)行過(guò)濾。因此，常用作固定床的離子交換器和壓力式過(guò)濾器結(jié)構(gòu)相似，只是在離子交換器中設(shè)有進(jìn)再生液的裝置。固定床離子交換按其再生運(yùn)行方式不同，可分為順流、逆流和分流三種。v一、順流再生固定床離子交換裝置v順流式是指再生時(shí)再生液流動(dòng)的方向和運(yùn)行時(shí)的水流方向是一致的，通常都是由上向下流動(dòng)(以下簡(jiǎn)稱下流)。 順流再生離子交換器結(jié)構(gòu)圖 1放空氣管；2進(jìn)水裝置；3進(jìn)再生液裝置；4出水裝置交換器管路系統(tǒng)交換器管路系統(tǒng)v交換器的運(yùn)行v順流式固定床離子交換器的運(yùn)行分為四個(gè)步驟.v(1)反洗 v交換器中的交換劑失效

19、后，在再生以前常先用水自下而上對(duì)交換劑進(jìn)行短時(shí)間的強(qiáng)烈沖洗。v反洗的目的是：v1) 松動(dòng)交換劑層v在交換過(guò)程中，帶有一定壓力的水自上而下地通過(guò)交換劑層，故交換劑層被壓得很緊。為了使再生液在交換劑層中均勻分布，使交換劑得到充分再生，所以在再生前進(jìn)行反洗，使交換劑層得以充分松動(dòng)。v2) 清除交換劑上層中的懸浮物、碎粒和氣泡v在交換過(guò)程中，交換劑上層還起著過(guò)濾作用，水中的懸浮物被截留在這部分交換劑層中，這不僅使水通過(guò)交換劑層的壓降增大，還可使交換劑結(jié)塊，造成交換容量不能充分發(fā)揮。此外，在運(yùn)行中產(chǎn)生的交換劑碎粒，也會(huì)使壓降增加，水流分布不均勻。反洗不僅可以清除這些懸浮物和碎粒，還可排除交換劑層中的氣泡

20、。v (2) 再生v再生的目的是恢復(fù)交換劑的交換能力，這是固定床離子交換器運(yùn)行操作中很重要的一環(huán)。影響再生效果的因素很多，如：再生操作的方式、再生劑的種類(lèi)、濃度、純度、用量，再生液的流速、溫度，交換劑的類(lèi)型，等等。v順流式再生的優(yōu)點(diǎn)是，裝置簡(jiǎn)單、操作方便；缺點(diǎn)是再生效果不理想。v再生液在流動(dòng)過(guò)程中，首先接觸到的是上部完全失效的交換劑，這一部分可得到較好的再生。再生液繼續(xù)往下流，當(dāng)與交換器底部交換劑接觸時(shí)，再生液中已積累了相當(dāng)數(shù)量的反離子，嚴(yán)重地影響了離子交換劑的再生，也就是說(shuō)這一部分交換劑得到的再生程度較低。而這部分交換劑再生得不好，又直接影響到出水水質(zhì)。如果要提高這一部分交換劑的再生程度，就

21、要增加再生劑的用量，那么再生的經(jīng)濟(jì)性就要下降。v(3) 正洗v陽(yáng)離子交換器經(jīng)再生后，為了清除其中過(guò)剩的再生劑和再生產(chǎn)物，應(yīng)用清洗水按再生液通過(guò)交換劑層的方向進(jìn)行清洗。開(kāi)始時(shí)可用35m/h的小流速清洗約15min左右，這主要是為了能充分利用仍然存留在交換劑層中的再生液。然后加大流速至610m/h。一般清洗2530min即可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。v (4) 交換v清洗合格的陽(yáng)離子交換器即可投入交換運(yùn)行，一級(jí)陽(yáng)離子交換器運(yùn)行的流速一般控制在2030m/h。此流速與進(jìn)水水質(zhì)、交換劑的性質(zhì)有關(guān)，如進(jìn)水中要除去的離子濃度愈大，則流速應(yīng)控制得愈小。每個(gè)離子交換器的最優(yōu)運(yùn)行條件可通過(guò)調(diào)整試驗(yàn)來(lái)確定。v二、逆流再生固定床離

22、子交換裝置v為了克服順流再生方式中底層交換劑再生程度低的缺陷，現(xiàn)在廣泛采用對(duì)流再生方式，即運(yùn)行時(shí)水流方向和再生時(shí)再生液流動(dòng)方向相反的水處理工藝。習(xí)慣上將運(yùn)行時(shí)水流向下流動(dòng)、再生時(shí)再生液向上流動(dòng)的對(duì)流水處理工藝稱逆流再生工藝，將運(yùn)行時(shí)水流向上流動(dòng)，再生時(shí)再生液向下流動(dòng)的對(duì)流水處理工藝稱浮動(dòng)床水處理工藝。 逆流再生離子交換器結(jié)構(gòu)圖1進(jìn)氣管；2進(jìn)水管；3中間排液；4出水管；5進(jìn)再生液管；6穹形多孔扳氣頂壓逆流再生離子氣頂壓逆流再生離子交換器管路系統(tǒng)交換器管路系統(tǒng) v為了防止再生液和清洗水上流時(shí)發(fā)生亂層，逆流再生式離子交換器的結(jié)構(gòu)和順流離子交換器結(jié)構(gòu)不同的地方是，在交換劑層的表面部分設(shè)有中間排水裝置，

23、在中間排水裝置之上，交換劑層上加一層厚約為150200mm的粒狀物質(zhì)作為壓脂層，使向上流動(dòng)的再生液或沖洗水能均勻地從中間排水裝置中排走，不會(huì)因?yàn)橛兴髁飨蚪粨Q劑層上面的空間，而將交換劑層松動(dòng)。壓脂層的材料可以采用密度比樹(shù)脂小的聚苯乙烯白球(2030目)、泡沫塑料球或離子交換樹(shù)脂。 v交換器的運(yùn)行v在逆流再生離子交換器的運(yùn)行操作中，交換過(guò)程和順流式的沒(méi)有區(qū)別。再生操作隨防止亂層措施的不同而不同。v（1）小反洗:交換器運(yùn)行到失效時(shí)，停止交換運(yùn)行，將反洗水從中間排水管引進(jìn)，對(duì)中間排水管上面的壓脂層進(jìn)行反洗，以沖去運(yùn)行時(shí)積聚在表面層和中間排水裝置上的污物，然后由上部排走。沖洗流速應(yīng)使壓脂層能充分松動(dòng)，

24、但又不至將正常的顆粒沖走，反洗一直進(jìn)行到出水澄清。這一步操作，不一定每次再生時(shí)都要進(jìn)行，視壓脂層的污染狀況而定.v（2）放水:小反洗后，待交換劑顆粒下降后，放掉交換器內(nèi)中間排水裝置上部的水，以便進(jìn)行再生。v（3）頂壓:待交換器內(nèi)中間排水裝置上部的水放掉后，從交換器頂部送入壓縮空氣，使氣壓維持在3050kpa的范圍內(nèi)，這樣可以防止再生時(shí)交換劑亂層。用來(lái)頂壓的空氣應(yīng)經(jīng)除油凈化處理。)v（4）再生:啟動(dòng)再生水泵，開(kāi)啟再生用噴射器進(jìn)水門(mén)，流量控制在1015t/h（57.5 m/h），調(diào)整手動(dòng)門(mén)將陽(yáng)床進(jìn)酸濃度控制在2%3%，陰床進(jìn)堿濃度控制在1.5%2.5%。v（5）逆流沖洗:為了充分利用再生劑，并防止

25、再生廢液污染樹(shù)脂，當(dāng)再生液進(jìn)完后，關(guān)閉進(jìn)再生液閥門(mén)，保持噴射器原來(lái)的流量，用水進(jìn)行逆流沖洗3040min，直至排出廢液達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)為止如h型交換器，控制排出廢液中酸度小于10mmol/l。沖洗水應(yīng)采用質(zhì)量較好的水，不然會(huì)影響底部交換劑的再生程度。v（6）小反洗:停止逆流沖洗和頂壓，放盡交換器內(nèi)剩余空氣，然后按步驟1的操作程序進(jìn)行小反洗，直至壓脂層內(nèi)剩余再生液清洗干凈為止。這一步操作也可以用小正洗的方法進(jìn)行。采用小正洗的效果會(huì)優(yōu)于小反洗，因?yàn)榉聪磿r(shí)易使交換劑顆粒浮起，不易將殘留的再生液洗凈。經(jīng)驗(yàn)指出，用小反洗需進(jìn)行2030min，用小正洗約需l 015min。v（7）正洗:最后用需要交換處理的原

26、水由上而下對(duì)壓脂層和交換劑層按交換時(shí)水的流動(dòng)方向進(jìn)行清洗，至出水合格后，即可轉(zhuǎn)為投入運(yùn)行。v逆流再生離子交換器一般在運(yùn)行1020個(gè)周期后，進(jìn)行一次大反洗，以除去交換劑層中的污物和破碎的樹(shù)脂顆粒。通常運(yùn)行中不進(jìn)行大反洗。大反洗是從底部進(jìn)水，廢水由上部的反洗排水閥門(mén)放掉。由于大反洗時(shí)擾亂了整個(gè)樹(shù)脂層，所以大反洗后第一次再生時(shí)，再生劑的用量應(yīng)加大l倍以上。v四、混合床除鹽原理及設(shè)備v經(jīng)過(guò)h型離子交換器除去水中的陽(yáng)離子，然后經(jīng)過(guò)oh型離子交換器除去水中的陰離子，稱為一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)。經(jīng)一級(jí)復(fù)床除鹽處理過(guò)的水，雖然水質(zhì)已經(jīng)很好，但通常還達(dá)不到要求的指標(biāo)，其主要原因是位于系統(tǒng)首位的h離子交換器的出水中有強(qiáng)

27、酸，離子交換的逆反應(yīng)傾向比較顯著，以致出水中仍殘留少量na+。當(dāng)對(duì)水質(zhì)要求更高時(shí)，盡管可采取增加級(jí)數(shù)的辦法來(lái)提高水質(zhì)，但增加了設(shè)備的臺(tái)數(shù)和系統(tǒng)的復(fù)雜性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用混床除鹽是一種有效辦法。v所謂混合床除鹽就是將陰、陽(yáng)樹(shù)脂按一定比例均勻混合后裝在同一個(gè)交換器中，從而完成多級(jí)陰、陽(yáng)離子交換的過(guò)程。v除鹽原理v混床離子交換除鹽，就是把陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂放在同一個(gè)交換器中，在運(yùn)行前，先把它們分別再生成oh型和h型，然后混合均勻。所以，混床可以看作是由許多陰、陽(yáng)樹(shù)脂交錯(cuò)排列而組成的多級(jí)復(fù)床。v在混合床中，由于運(yùn)行時(shí)陰、陽(yáng)樹(shù)脂是相互混合均勻的，所以其陰、陽(yáng)離子的交換反應(yīng)幾乎是同時(shí)進(jìn)行的?；蛘哒f(shuō)，

28、水中陽(yáng)離子交換和陰離子交換是多次交錯(cuò)進(jìn)行的，因此經(jīng)h離子交換所產(chǎn)生的h+和經(jīng)oh離子交換所產(chǎn)生的oh都不會(huì)累積起來(lái)，而是迅速中和生成h2o，這就使交換反應(yīng)進(jìn)行得十分徹底，出水水質(zhì)很好。44222223232223232sosocacaclcl2rh+2rohmgrmg +r2h o(hco )(hco )nana(hsio )(hsio )混床中樹(shù)脂失效后，應(yīng)先將兩種樹(shù)脂分離，然后分混床中樹(shù)脂失效后，應(yīng)先將兩種樹(shù)脂分離，然后分別進(jìn)行再生和清洗。再生清洗后，再將兩種樹(shù)脂混別進(jìn)行再生和清洗。再生清洗后，再將兩種樹(shù)脂混合均勻，投入運(yùn)行。為了便于混合床中陰、陽(yáng)樹(shù)脂合均勻，投入運(yùn)行。為了便于混合床中陰、

29、陽(yáng)樹(shù)脂的分離，兩種樹(shù)脂的濕真密度差應(yīng)大于的分離，兩種樹(shù)脂的濕真密度差應(yīng)大于1515，為了，為了適應(yīng)高流速運(yùn)行的需要，混合床使用的樹(shù)脂應(yīng)該機(jī)適應(yīng)高流速運(yùn)行的需要，混合床使用的樹(shù)脂應(yīng)該機(jī)械強(qiáng)度高、顆粒大小均勻。械強(qiáng)度高、顆粒大小均勻。v確定混合床中陰、陽(yáng)樹(shù)脂比例的原則是使兩種樹(shù)脂同時(shí)失效，以獲得樹(shù)脂交換容量的最大利用率。一般來(lái)說(shuō)，混合床中陽(yáng)樹(shù)脂的工作交換容量為陰樹(shù)脂的23倍，因此，如果單獨(dú)采用混合床除鹽，則陰、陽(yáng)樹(shù)脂的體積比應(yīng)為(23):1。用于一級(jí)復(fù)床之后，因其進(jìn)水ph在78之間，所以陽(yáng)樹(shù)脂的比例應(yīng)比單獨(dú)混床時(shí)高些，目前國(guó)內(nèi)采用的強(qiáng)堿陰樹(shù)脂與強(qiáng)酸陽(yáng)樹(shù)脂的體積比通常為2:1，電廠實(shí)際采用陰樹(shù)脂/陽(yáng)

30、樹(shù)脂裝填高度為1000/500mm。v在火力發(fā)電廠中，由于鍋爐補(bǔ)給水的用量較大和原水含鹽量較高，如單獨(dú)使用混合床，再生將過(guò)于頻繁，所以混合床都是串聯(lián)在復(fù)床除鹽系統(tǒng)或者在其他預(yù)脫鹽裝置之后使用的。 混床結(jié)構(gòu)示意圖1進(jìn)水裝置；2進(jìn)堿裝置；3樹(shù)脂層；4中間排液裝置；5下部配水裝置；6進(jìn)酸裝置混床管路系統(tǒng)圖混床管路系統(tǒng)圖v運(yùn)行操作v 1反洗分層v混合床除鹽裝置運(yùn)行操作中的關(guān)鍵問(wèn)題之一，就是如何將失效的陰、陽(yáng)樹(shù)脂分開(kāi)，以便分別通入再生液進(jìn)行再生。v目前常用水力篩分法對(duì)陰、陽(yáng)樹(shù)脂進(jìn)行分層。借反洗水的沖力將樹(shù)脂懸浮起來(lái)，使樹(shù)脂層達(dá)到一定的膨脹率，利用陰、陽(yáng)樹(shù)脂的濕真密度差，達(dá)到自然分層的目的。陰樹(shù)脂的密度較

31、陽(yáng)樹(shù)脂的小，分層后陰樹(shù)脂在上，陽(yáng)樹(shù)脂在下。只要控制適當(dāng)，就可以做到兩層樹(shù)脂之間有一明顯的分界面。v開(kāi)啟反洗進(jìn)水門(mén)，緩慢開(kāi)啟混床進(jìn)口手動(dòng)門(mén)，開(kāi)反洗排水門(mén)。用混床進(jìn)口手動(dòng)門(mén)調(diào)整反洗流量，開(kāi)始時(shí)，流速宜小，待樹(shù)脂層松動(dòng)后，逐漸加大流速到10m/h左右，使樹(shù)脂充分膨脹，膨脹率在5070，膨脹高度不超過(guò)上窺視孔，維持1015min。v當(dāng)反洗排水清澈，分層明顯后，關(guān)反洗進(jìn)水門(mén)、反洗排水門(mén)，關(guān)混床進(jìn)口手動(dòng)門(mén)，樹(shù)脂自然沉降510min，觀察樹(shù)脂分層情況。若分層不明顯，應(yīng)重新分層直至合格為止。v2放水v開(kāi)空氣門(mén)、液位控制排水門(mén)，放水至液位控制排水門(mén)不再出水時(shí)，關(guān)閉空氣門(mén)、液位控制排水門(mén)，準(zhǔn)備進(jìn)再生液。v3再生v

32、目前混床系統(tǒng)廣泛采用體內(nèi)再生法。v體內(nèi)再生法是指樹(shù)脂在交換器內(nèi)進(jìn)行再生的方法。根據(jù)進(jìn)酸、進(jìn)堿和清洗步驟的不同，可分為兩步法和同時(shí)再生法。v兩步法指再生時(shí)酸、堿再生液不是同時(shí)進(jìn)入交換器，而是分先后進(jìn)入。v同時(shí)再生法再生時(shí)，由混床上、下同時(shí)送入堿液和酸液，并接著進(jìn)清洗水，使之分別經(jīng)陰、陽(yáng)樹(shù)脂層后，由中排管同時(shí)排出。采用此法時(shí)，若酸液進(jìn)完后，堿液還未進(jìn)完時(shí)，下部仍應(yīng)以同樣流速通清洗水，以防堿液串入下部，污染已再生好的陽(yáng)樹(shù)脂。v同時(shí)再生法:啟動(dòng)再生泵，開(kāi)混床進(jìn)酸、堿門(mén)、混床酸、堿噴射器進(jìn)水門(mén)，開(kāi)中排門(mén)，維持壓力0.05mpa左右，調(diào)整好噴射器流量，使酸、堿噴射器流量均在1520m3/h之間，調(diào)整酸、堿

33、濃度在5%左右。 v4 4置換置換v進(jìn)完酸、堿后保持原流量沖洗進(jìn)完酸、堿后保持原流量沖洗303040min40min，當(dāng)排水電，當(dāng)排水電導(dǎo)率導(dǎo)率100s/cm100s/cm時(shí)停止沖洗。時(shí)停止沖洗。v5 5陰樹(shù)脂正洗陰樹(shù)脂正洗v開(kāi)混床空氣門(mén)，進(jìn)口手動(dòng)門(mén)及進(jìn)水門(mén)。當(dāng)空氣門(mén)出開(kāi)混床空氣門(mén)，進(jìn)口手動(dòng)門(mén)及進(jìn)水門(mén)。當(dāng)空氣門(mén)出水后，關(guān)空氣門(mén)，進(jìn)行陰樹(shù)脂正洗。調(diào)整正洗流量水后，關(guān)空氣門(mén)，進(jìn)行陰樹(shù)脂正洗。調(diào)整正洗流量在在404050m3/h50m3/h，時(shí)間，時(shí)間303040min40min。陰樹(shù)脂正洗結(jié)束后，。陰樹(shù)脂正洗結(jié)束后，關(guān)中排門(mén)。關(guān)中排門(mén)。v6 6陽(yáng)樹(shù)脂正洗、放水陽(yáng)樹(shù)脂正洗、放水v開(kāi)混床正排門(mén)，開(kāi)手工

34、取樣門(mén)，投入在線儀表。當(dāng)開(kāi)混床正排門(mén)，開(kāi)手工取樣門(mén)，投入在線儀表。當(dāng)排水導(dǎo)電率排水導(dǎo)電率10s/cm10s/cm，關(guān)進(jìn)水門(mén)，正排門(mén)，開(kāi)空，關(guān)進(jìn)水門(mén)，正排門(mén)，開(kāi)空氣門(mén)，液位控制排水門(mén)，放水至液位控制排水門(mén)不氣門(mén)，液位控制排水門(mén)，放水至液位控制排水門(mén)不再出水后，關(guān)液位控制排水門(mén)、空氣門(mén)。再出水后，關(guān)液位控制排水門(mén)、空氣門(mén)。v7陰、陽(yáng)樹(shù)脂的混合v樹(shù)脂經(jīng)再生和清洗后，在投入運(yùn)行前必須將分層的樹(shù)脂重新混合均勻。通常用從底部通入壓縮空氣的辦法攪拌混合，所用壓縮空氣應(yīng)經(jīng)過(guò)凈化處理，以防止其中有油類(lèi)雜質(zhì)污染樹(shù)脂。壓縮空氣壓力一般采用0.10.15mpa，流量為2.03.0m3/(m2h)。v開(kāi)啟混床進(jìn)氣門(mén)，緩

35、慢開(kāi)啟混床再生用氣總門(mén)，向混床進(jìn)氣。樹(shù)脂充分混合5min左右。迅速關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)。迅速開(kāi)啟正排門(mén)，進(jìn)水門(mén)，對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行迫降。v檢查樹(shù)脂混合情況。若混合不均，應(yīng)重新混合，直至合格?；旌虾细窈箨P(guān)閉混床再生用氣總門(mén)。v8正洗v混合后的樹(shù)脂層，還要用除鹽水以1020m/h的流速進(jìn)行正洗，直至出水合格后方可投入運(yùn)行。正洗初期，由于排出水渾濁，可將其排入地溝，待排水變清后，可回收利用。v適當(dāng)調(diào)整正排門(mén)流量，待空氣門(mén)出水后關(guān)空氣門(mén)。開(kāi)手動(dòng)取樣 門(mén) ， 投 入 在 線 s i o2、 電 導(dǎo) 率 表 。 當(dāng) 正 洗 排 水dd0.20s/cm、sio220g/l時(shí)，正洗合格，開(kāi)混床出水門(mén)及手動(dòng)門(mén)，關(guān)正排門(mén)，使混床投入運(yùn)行。若不需運(yùn)行，則停運(yùn)備用。v9制水v混合床的運(yùn)行制水與普通固定床相同，只是它可以采用更高的流速，通常對(duì)凝膠型樹(shù)脂可取4060m/h，如用大孔型樹(shù)脂可高達(dá)100m/h以上。v混合床的運(yùn)行失效標(biāo)準(zhǔn)，通常是按規(guī)定的失效水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)控