離子交換除鹽水處理器的失效控制

1、離子交換除鹽水處理器的失效控制摘要：介紹以一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)為根底的常用固定床離子交換除鹽水處理器的失效檢測(cè)和控制方法，并提出改良措施。關(guān)鍵詞：離子交換水質(zhì)吸附失效泄漏控制離子交換除鹽水處理最簡(jiǎn)單的流程為陽(yáng)床-陰床組成的一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)。有的一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)采用單元制，即每套一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)包括陽(yáng)床、除碳器、陰床各一臺(tái)，在離子交換除鹽運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)論是陽(yáng)床還是陰床先失效，都是同時(shí)再生；還有的一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)采用母管制，即陽(yáng)床與陽(yáng)床或陰床與陰床是并聯(lián)運(yùn)行的，哪一臺(tái)交換器失效就再生哪一臺(tái)。1檢測(cè)和控制原理強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂對(duì)水中各種陽(yáng)離子的吸附順序?yàn)椋篎e3+Al3+a2+g2+Na+H+.；由此可知，水

2、中金屬離子Na+被吸附的才能最弱，所以當(dāng)離子交換時(shí)樹(shù)脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.最后被其他陽(yáng)離子置換下來(lái)，當(dāng)保護(hù)層穿透時(shí)，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監(jiān)視陽(yáng)離子交換器失效是以漏鈉為標(biāo)準(zhǔn)的；其反響方程為A代表金屬陽(yáng)離子,R為樹(shù)脂基團(tuán)：An+nRH=RnA+nH+H3-+H+=H2+2強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂對(duì)水中各種陰離子的吸附順序?yàn)椋篠42-N3-l-H-H3-HSi3-。由此可知，HSi3-的吸附才能最弱，所以當(dāng)離子交換時(shí)樹(shù)脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H-.被其他陰離子置換下來(lái)，當(dāng)保護(hù)層穿透時(shí)，首先泄漏的是最下層的HSi3-；因此監(jiān)視陰離子交換器失效是以漏硅為標(biāo)準(zhǔn)的；其反響方程為B代表酸根

3、陰離子，R為樹(shù)脂基團(tuán)：B-+RH=RB+H-2控制點(diǎn)和控制方法由于母管制系統(tǒng)包含了單元制系統(tǒng),而且它具有能充分使用樹(shù)脂、進(jìn)步交換器的出水才能、降低酸堿消耗等優(yōu)點(diǎn)，我們?cè)谘芯恐兄饕懻撘赃@種構(gòu)造為根底的離子交換除鹽水處理系統(tǒng)。以成都生物制品研究所蛋白別離車(chē)間純水站為例，該系統(tǒng)為母管制水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)的構(gòu)造為：砂濾活性炭過(guò)濾粗濾陽(yáng)床一陰二陰混床精濾純水罐，系統(tǒng)產(chǎn)水才能為5t/h，在系統(tǒng)的失效控制研究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展失效控制。以下是該車(chē)間第一套水處理器的一陰(即1.1陰)在一個(gè)運(yùn)行周期中的局部數(shù)據(jù)：表1一陰運(yùn)行周期中的局部數(shù)據(jù)供水離子柱電導(dǎo)

4、率(S/)供水離子柱電導(dǎo)率(S/)1.1陽(yáng)-1.1陰4.991.1陽(yáng)-1.1陰3.001.1陽(yáng)-1.1陰4.471.1陽(yáng)-1.1陰3.051.1陽(yáng)-1.1陰3.591.1陽(yáng)-1.1陰3.091.1陽(yáng)-1.1陰3.301.1陽(yáng)-1.1陰2.571.1陽(yáng)-1.1陰3.271.1陽(yáng)-1.1陰2.221.1陽(yáng)-1.1陰3.261.1陽(yáng)-1.1陰(2.1陽(yáng)-1.1陰)4.93(4.05)1.1陽(yáng)失效(用2.1陽(yáng))1.1陽(yáng)-1.1陰3.152.1陽(yáng)-1.1陰3.521.1陽(yáng)-1.1陰2.892.1陽(yáng)-1.1陰3.441.1陽(yáng)-1.1陰3.802.1陽(yáng)-1.1陰2.281.1陽(yáng)-1.1陰3.822.1陽(yáng)-1

5、.1陰2.161.1陽(yáng)-1.1陰3.682.1陽(yáng)-1.1陰2.031.1陽(yáng)-1.1陰3.132.1陽(yáng)-1.1陰5.121.1陰失效以上數(shù)據(jù)均為車(chē)間實(shí)際運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)，1.1陰出水供應(yīng)1.2陰后出水電導(dǎo)率保證在3S/以下,結(jié)合末級(jí)混床,最終出水水質(zhì)一直保持在0.1S/-0.5S/。根據(jù)以上數(shù)據(jù)和該車(chē)間純化水檢測(cè)報(bào)告，我們進(jìn)展標(biāo)準(zhǔn)化處理25度，不連續(xù)運(yùn)行后，繪制了三種情況下的水質(zhì)曲線圖分別如下：圖1陽(yáng)床出水水質(zhì)圖2陽(yáng)床出水水質(zhì)圖3：陽(yáng)床先失效時(shí)陰床出水水質(zhì)從圖2、圖3可見(jiàn)：1R對(duì)各a有機(jī)溶質(zhì)的去除率大于NF膜。2不同有機(jī)溶質(zhì)的去除率不一樣，有的甚至相差很大例如，R和NF膜對(duì)乙酸的吸光度去除率分別為9

6、5.34%、81.45%，而對(duì)苯胺的吸光度去除率那么分別為61.50%、46.82%。3出水水質(zhì)原水經(jīng)一級(jí)復(fù)床除鹽后，電導(dǎo)率25低于10S/，水中硅含量低于100g/L。3.1陽(yáng)床出水水質(zhì)圖1中b點(diǎn)以前三條曲線都迅速下降，說(shuō)明離子交換器中樹(shù)脂再生后，正洗時(shí)出水中各種雜質(zhì)的含量酸度、鈉離子濃度和硬度都迅速下降，當(dāng)出水水質(zhì)到達(dá)一定的標(biāo)準(zhǔn)如b點(diǎn)時(shí)就可以投入運(yùn)行。所以，在ba段運(yùn)行期間，陽(yáng)床出水呈酸性，而且根本呈緩慢變化趨勢(shì)。運(yùn)行至a點(diǎn)時(shí)，陽(yáng)床開(kāi)場(chǎng)有陽(yáng)離子穿透，根據(jù)離子交換活性知道，最先泄漏出的是鈉離子；在除鹽系統(tǒng)中，為了除去水中H+以外的所有陽(yáng)離子，強(qiáng)酸性離子交換器必須在有鈉泄漏時(shí)停頓運(yùn)行(一般此時(shí)

7、出水的酸度接近中性)，并進(jìn)展再生，如圖1的a點(diǎn)位置，此點(diǎn)為鈉離子穿透點(diǎn)。3.2陰床出水水質(zhì)由于離子交換除鹽系統(tǒng)中陰床始終是陽(yáng)床的后級(jí)，所以陰離子交換器的水質(zhì)變化分兩種情況：陽(yáng)床正常運(yùn)行時(shí),陰床先失效時(shí)的陰床出水水質(zhì)陰床出水水質(zhì)見(jiàn)圖2，b點(diǎn)以前幾條曲線迅速下降，說(shuō)明再生后正洗時(shí)，水中雜質(zhì)迅速下降直至到達(dá)運(yùn)行的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，ba區(qū)間為穩(wěn)定交換運(yùn)行期，出水水質(zhì)的pH值為7-9，電導(dǎo)率5S/,含硅量以Si2計(jì)為20-50g/L。運(yùn)行至a點(diǎn)后，陰床開(kāi)場(chǎng)失效，但陽(yáng)床仍在正常運(yùn)行。此時(shí)，陰床由于酸泄漏，故PH值下降；與此同時(shí)，陰床出水中的硅含量和電導(dǎo)率增加。陽(yáng)床先失效時(shí),陰床出水水質(zhì)如圖3復(fù)床系統(tǒng)運(yùn)行到a點(diǎn)

8、，陽(yáng)床開(kāi)場(chǎng)失效，但陰床仍在正常運(yùn)行。此時(shí)陽(yáng)床漏出的Na+流經(jīng)陰床，在陰床的出水中含有NaH,使陰床出水PH值升高，并對(duì)強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂對(duì)HSi3-的吸附產(chǎn)生干擾作用，使出水的含硅量增加，其反響為：RHSi3+NaH=RH+NaHSi34結(jié)論和改良方法(1)當(dāng)陽(yáng)床接近失效時(shí)，水中Na+的含量逐漸增加，從而影響陰離子交換器，在對(duì)純化水水質(zhì)要求不是很高時(shí)如醫(yī)藥行業(yè)等，可以通過(guò)控制陽(yáng)床出水的酸度母管制和陰床的出水電導(dǎo)率一級(jí)復(fù)床來(lái)控制陽(yáng)床的失效。由于陽(yáng)床產(chǎn)水中溶解有2，未經(jīng)過(guò)排除進(jìn)入陰床，在陰床中與H-反響，影響陰床處理才能，因此，可以在陽(yáng)床和陰床之間加裝除碳器。(2)由于H3-一般在陽(yáng)床中已經(jīng)去除，加之電導(dǎo)率對(duì)H-較敏感，因此在對(duì)于對(duì)將硅作為非檢測(cè)工程的行業(yè)如醫(yī)藥行業(yè)等，可以通過(guò)檢測(cè)陰床的出水電導(dǎo)來(lái)控制陰床的失效。(3)離子交換的硅泄漏是世界性的難題，理論證明：采用雙陰床+混床的離子交換系統(tǒng)對(duì)于控制硅