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技術文章

陰陽混合樹脂的反應與再生問題剖析

閱讀:611          發(fā)布時間:2024-7-20

陰陽混合樹脂的反應與再生問題剖析

新樹脂的預處理:
由于運輸及保管等各方面的原因,容易使新樹脂產(chǎn)生脫水。憑肉眼和手感均可發(fā)現(xiàn)。如遇此種情況,為避免樹脂與水和其它再生液的接觸而產(chǎn)生爆裂破碎,造成不必要的浪費,必須將此類樹脂浸泡在8的食鹽水中16小時左右(浸泡時好經(jīng)常攪拌),使樹脂充分膨脹,經(jīng)清水漂洗至無鹽味后方可使用。沒有上述現(xiàn)象,則樹脂不必進行預處理。
樹脂裝填:
國內(nèi)混床設備的樹脂裝填高度為陽樹脂5(6)00mm,陰樹脂10(2)00mm,非再生態(tài)時(即陽樹脂為鈉型,陰樹脂為氯型時)陽樹脂裝填高度不能高過中排口,但也不宜低于中排口5cm。陰陽樹脂裝填比例為2:1(或1.5:1)。001x7MB陽離子交換樹脂在下,201x7MB陰離子交換樹脂在上。

________________________________________
樹脂沖洗:
樹脂裝入交換器后,用潔凈水反洗樹脂層,直至出水清晰、無氣味、無細碎樹脂為止。
用約2倍樹脂體積的4-5HCl溶液,以2m/h的流速通過樹脂層。全部通入后,浸泡4-8小時,排去酸液,用潔凈水沖洗至出水呈中性,沖洗流速為10-20m/h。
用約2倍樹脂體積的2-5NaOH溶液,按上面進HCl溶液的方法通入和浸泡。排去堿液,用潔凈水沖洗至出水呈中性,沖洗流速同上。酸、堿溶液若能重復進行2-3次,則效果更佳。
陰陽樹脂混合:
沖洗結束后,打開下進、上排閥,啟動中間水泵(反沖洗使樹脂層松動),將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時,關中間水泵和進水閥;2、打開小量排空閥,開啟并控制進氣閥門的進氣量(進氣壓力為0.1-0.15Mpa),觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合,使上下樹脂顏色深淺混合一致。進氣時間一般為10-15分鐘;3、混合結束后,關閉進氣閥、排空閥,再迅速開啟上進閥、中間水泵、下排閥(使樹脂迅速沉降,防止樹脂在沉降過程中重新分層)。同時也要防止樹脂露出水面,否則樹脂間會產(chǎn)生氣泡,從而影響混床的出水水質(若混合效果不佳時,可以重復混合操作)。
注意事項:
運行一年以上,須檢查樹脂實際裝填高度,如樹脂層高不夠了,就需要相應填補樹脂。
混床出水指標主要有兩項,一項是電導率<0.2us/cm,另一項是硅含量Csio2<0.02mg/L,為合格。
如果混床周期制水量明顯下降,出水指標不穩(wěn)定,再生酸堿耗、水耗居高不下,那就要對樹脂是否被污染及樹脂強度等指標進行再生或檢測。
脫鹽水混床再生要求 說明:
1、反滲透膜進行化學清洗用檸檬酸溶液循環(huán)清洗的
2、混床的分層、再生規(guī)范、清洗合格、混合均勻=出水電導率合格。 3、如果是鐵中毒樹脂會發(fā)紅,多數(shù)原因是因為樹脂在使用過程中因設備中的鐵、處理液中有鐵,樹脂污染一般是高價鐵,可用5左右的HCI進行處理,好循環(huán),也可浸泡,時間在5-8小時,把高價鐵變?yōu)榈蛢r鐵。處理好后,樹脂再用清水清洗。
混床出水電阻率≤1MΩ時混床需要再生。本混床的陰陽樹脂再生操作規(guī)程采用“二步再生法"—— 即先對陰離子(上部)進堿再生;再對陽離子樹脂(下部)進鹽酸再生。
 一、陰陽樹脂分層
反沖洗:開啟下進閥、上排閥、啟動中間水泵,用RO出水大流量(約3000L/h)沖洗20分鐘后,小流量(約600L/h)的沖洗約15分鐘使樹脂松動分層。
樹脂分層的好壞,還與樹脂的失效程度有關,樹脂失效程度越大,分層越容易。
若陰陽樹脂因互相粘結抱團無法分層時:緩慢打開小量潔凈壓縮空氣,再調(diào)節(jié)排空閥門,使壓縮空氣從混床由下進上排出,從上下窺視鏡觀察樹脂松動以利分層,視其情況可以延長操作時間和次數(shù),再按照上述反沖洗方法處理陰陽樹脂的分層。
陰陽樹脂的分層是再生操作中非常關鍵和重要的步驟之一。
 二、排除柱內(nèi)積水)
排水靜置沉降:關閉中間水泵及進水閥,打開中排閥、下排閥,排盡樹脂柱內(nèi)積水(以免再生液被稀釋),水流盡后靜置5分鐘。
三、配制酸堿液注意事項
配制酸堿液時務必小心操作,戴上護目鏡、橡膠手套和口罩等,保持室內(nèi)通風;若濺到皮膚上用大量的水沖洗或及時就醫(yī)。
 四、陰樹脂進堿
1、用純化水把pH =14的堿液配制好;2、調(diào)節(jié)好堿液桶上的出液閥門,打開進堿閥(上進),啟動堿液泵,打開排空閥排除其空氣,待堿液進入后,浸泡陰樹脂層時,關閉排空閥,開啟中排閥并控制中排的開啟程度,堿液流量為300-500l/h(進堿約45分鐘);3、堿液進完之后,及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進堿管線20分鐘,再關閉堿液泵、進堿閥;4、再打開上進水閥、啟動中間水泵,用RO水進行沖洗至中排閥排出,直至pH =10為止。再打開下排水閥,關閉中排水閥,直至出水
五、陽樹脂進酸
1、用純化水把pH =1的酸液配制好;2、調(diào)好酸桶上的出液閥門,打開進酸閥(下進),啟動酸液泵,打開排空閥排除其空氣,待酸液進入后(流量約
為250-300l/h)浸泡陽樹脂層時(中排窺視鏡觀察),關閉排空閥,同時開啟中排閥并控制其開啟程度;3、中排出液pH =1時可適當加大進酸流量,以使陽樹脂不發(fā)生撓動為佳(進酸約需40分鐘);4、酸液進完之后,及時用RO水沖洗稀釋堿液桶及進酸管線20分鐘,關閉酸液泵 、進酸閥;5、再打開上進閥、下進閥,啟動中間水泵用RO水進行沖洗,測試中排閥的出水pH =7-8時,關閉上進、下進閥,由中排把水排盡。
 六、陰陽樹脂混合
1、樹脂清洗合格后,打開下進、上排閥,啟動中間水泵(反沖洗使樹脂層松動),將柱內(nèi)積水排至樹脂層面上100-150mm處時,關中間水泵和進水閥;2、打開小量排空閥,開啟并控制進氣閥門的進氣量(進氣壓力為
0.1-0.15Mpa),觀察上下窺視鏡內(nèi)樹脂有節(jié)律的上下沸騰混合,使上下樹脂顏色深淺混合一致。進氣時間一般為10-15分鐘;3、混合結束后,關閉進氣閥、排空閥,再迅速開啟上進閥、中間水泵、下排閥(使樹脂迅速沉降,防止樹脂在沉降過程中重新分層)。同時也要防止樹脂露出水面,否則樹脂間會產(chǎn)生氣泡,從而影響混床的出水水質(若混合效果不佳時,可以重復混合操作)。
  七、混床的沖洗
混合完畢后,用RO出水進行正洗。正洗流量一般為2000L/h,沖洗約30分鐘,以排出水符合純化水水質指標為終點。
八、再生過程中可能出現(xiàn)的問題及對策
1、樹脂混合后如果樹脂間有氣泡,可將柱內(nèi)積水由下排閥排掉,打開排氣閥,然后以很低的流速(使樹脂層不動)以反洗的方式從柱體下部進水,當液面淹沒全部樹脂時,立即停止進水,以免樹脂浮起分層。然后改用正洗方式再進行沖洗即可。
2、影響樹脂再生程度的因素,主要有再生劑的用量、濃度、純度、再生時間、再生劑的流速、再生時的溫度等,在實際操作中應予注意?;齑苍试S工作壓力≤0.2MPa。

 

陰陽混合樹脂的反應與再生問題剖析

  一、交換能力

  氫型陽離子交換樹脂在水中可解離出氫離子(H+),當遇到金屬離子或其它陽離子,就發(fā)生互相交換作用,但交換后的樹脂,就不再是氫型樹脂了。例如,當水中的陽離子如鈣離子、鎂離子的濃度相當大時,磺酸型的陽離子交換樹脂中的氫離子,可和鈣、鎂離子進行交換,而形成鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂,如下式:2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(鈣型強酸性陽離子樹脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+2H+(鎂型強酸性陽離子交換樹脂)氫型陽離子交換樹脂的交換能力與被交換的陽離子的價數(shù)有密切關系。在常溫下,低濃度水溶液中,交換能力隨離子價數(shù)增加而增加,即價數(shù)越高的陽離子被交換的傾向越大。此外,若價數(shù)相同,離子半徑越大的陽離子被交換的傾向也越大。如果以自來水中經(jīng)常出現(xiàn)陽離子列為參考對象。

離子交換樹脂

  二、交換容量

  離子交換樹脂進行離子的交換反應的性能,主要由交換容量表現(xiàn)出來。所謂交換容量是指每克干樹脂所能交換離子的毫克當量數(shù),以mol/g為單位。當離子為一價時(如K+),其毫克當量數(shù)即為其毫克分子數(shù),對于二價(如Ca2+)或更多價離子(如Fe3+),其毫克當量數(shù)即為其毫克分子數(shù)乘以其離子價數(shù)。交換容量又分為總交換容量、操作交換容量和再生容量等三種表示方法??偨粨Q容量表示每克干樹脂所能進行離子交換反應的化學基總量,屬于理論性計量。操作交換容量表示每克干樹脂在某一定條件下的離子交換能力,屬于操作性計量,它與樹脂種類、總交換容量,以及具體操作條件(如接觸時間、溫度)等因素有關,可用于顯示操作效率。再生容量表示每克干樹脂在一定的再生劑量條件下,所取得的再生樹脂之交換容量,可用于顯示樹脂再生效率。

  由于樹脂的結構不同(主要是活性基數(shù)目不同),強酸性與弱酸性陽離子交換樹脂的交換容量也不相同。一般而言,弱酸性的活性基數(shù)目通常多于于強酸性,故總交換容量較高約7.0~10.5mol/g,相形之下,強酸性僅約3.2~4.5mol/g而已,但在實際應用中,弱酸性的操作交換容量卻不一定高于強酸性,例如,pH值低于5時,弱酸性的操作交換容量為零,根本無交換作用。在pH值為6.5時,兩者的操作交換容量相似;但在堿性溶液中,弱酸性遠高于強酸性。在再生容量方面,弱酸性則通常高于強酸性,故弱酸性的使用壽命會更長一些。

離子交換樹脂

  三、再生

  離子相對濃度高低對樹脂的交換性質會產(chǎn)生很大的影響。當水溶液中氫離子的濃度相當大時,鈣型或鎂型的陽離子交換樹脂中的鈣離子或鎂離子,可與氫離子進行交換,重新成為氫型陽離子交換樹脂。換言之,交換反應也可以反方向進行。由于離子交換過程是可逆的,因此當交換樹脂交換了一定量的離子后,可用相對濃度較高的氫離子再取代下來,使之一再重復被循環(huán)使用,這種作用稱為再生。其反應式如下:(R-SO3)2Ca+2H+→2R-SO3H+Ca2+(R-COO)2Ca+2H+→2R-COOH+Ca2+當氫型樹脂中的氫離子,都被其它硬度離子交換后,這些樹脂就沒有軟化水質作用,此時之狀態(tài)稱為飽和狀態(tài)。再生操作主要目的就是將已經(jīng)達到飽和狀態(tài)的樹脂,利用再生劑洗出所交換來的陽離子,讓樹脂重新再回復到原有的交換容量,或所期望的容量程度,或原有的樹脂型態(tài)等。無論是強酸性或弱酸性陽離子交換樹脂,都可以使用稀硫酸或稀鹽酸作為再生劑,但一般認為以稀硫酸作為再生劑,效果可能會好一些。因為樹脂若吸附有機物的話,稀硫酸較稀鹽酸更能解析出有機物,所以一般工藝多采用稀硫酸為再生劑。不過實際應用時,可能因為硫酸的取得較為困難,所以多使用鹽酸作為再生劑居多。

離子交換樹脂

  四、影響再生特性的主要因素

  氫型樹脂的再生特性與它的類型和結構有密切關系,強酸性氫型樹脂的再生比較困難,需要的再生酸液的劑量比理論值高許多,而且必須較長的接觸時間。相形之下,弱酸性氫型樹脂的再生則比較容易,需要的再生酸液的劑量僅比理論值高一些,也不需要長的接觸時間。一般認為,在硫酸或鹽酸的用量為其總交換容量的二倍時,每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時間是:強酸性約30~60分;弱酸性約30~45分。此外,氫型樹脂的再生特性也與它們的「交聯(lián)度」有關。所謂交聯(lián)度乃是定量樹脂中所含的交聯(lián)劑(如苯乙烯)的質量百分率。通常交聯(lián)度低的樹脂,其特征是聚合密度較低,內(nèi)部空隙較多,網(wǎng)孔大,對水的溶脹性好,但對離子選擇較弱,交換反應速度快,較易再生,因此每次再生樹脂與再生酸液浸泡接觸時間較短。反之,交聯(lián)度高的樹脂,則需要較長再生酸液與樹脂接觸的時間。無論強酸性或弱酸性氫型樹脂的「交聯(lián)度」均可以在制造時控制。由于氫型樹脂的網(wǎng)孔不僅提供了良好的離子交換條件,而且也像活性碳一般,能產(chǎn)生分子吸附作用,也可能吸附各種有機物,因此容易受到有機物污染,而影響其操作效率,也使得其再生操作發(fā)生困難。如果樹脂在使用過程中,吸附了有機物,特別是大分子有機物,再生接觸時間必須更久,而且通常要提高溫度(70~80℃)才能除去大部分有機物,以免其效能降低太快,同時在高溫下操作,也可以加速再生反應時間,使浸泡接觸時間得以因而縮短。在這方面應用的再生劑,以硫酸較佳,理由是硫酸在加熱時相當安定,鹽酸則可能會產(chǎn)生有毒的氯化氫氣體。

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