離子交換樹(shù)脂再生狀況影響因素的探析

劉元利

摘要：本文主要探討在一定工藝條件下，在生劑用量、溫度、濃度及流速對(duì)離子交換樹(shù)脂再生狀況的影響。

關(guān)鍵詞：再生劑 溫度 濃度 流速

1 理論分析

1.1 再生劑用量 離子交換反應(yīng)是可逆的、如2RH+Ca2+——R2Ca+2H+當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到失效后，為了恢復(fù)離子交換樹(shù)脂的交換能力就可以利用離子交換反應(yīng)的可逆性，用硫酸溶液通過(guò)失效的離子交換樹(shù)脂，以恢復(fù)其交換能力，其反應(yīng)式：R2Ca+2H+——2RH+Ca2+根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡原理，加大硫酸量，就相應(yīng)提高了H+濃度、可以提高交換劑的再生程度，但當(dāng)再生劑的量增加到一定程度后、再繼續(xù)增加再生劑、再生程度提高很少。

1.2 再生劑溫度 再生液的溫度對(duì)再生程度有較大的影響，因?yàn)樘岣咴偕旱臏囟饶芨纳茦?shù)脂的再生效果，強(qiáng)化洗脫率，能大大地改善對(duì)樹(shù)脂中鐵及氧化物的消除程度，同時(shí)還能減少運(yùn)行時(shí)漏Na+提高陽(yáng)交換器的運(yùn)行周期，一般溫度為30℃-40℃。

1.3 再生液濃度 再生液濃度對(duì)再生程度也有很大影響。當(dāng)再生劑用量一定時(shí)、在一定范圍內(nèi)其濃度越高再生程度越高，當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí)再生交換劑交換容量的恢復(fù)程度可達(dá)一個(gè)最高值。但對(duì)于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂用硫酸再生時(shí)、如濃度過(guò)高、由于再生產(chǎn)物CaSO4在水中的溶解度較小，有沉淀在交換層中的危險(xiǎn)，所以不能直接用濃度較大的硫酸再生。一般濃度<4%。

1.4 再生液流速 再生液流速是指再生溶液通過(guò)交換劑層的速度，它是影響再生程度的一個(gè)重要因素。維持適當(dāng)?shù)牧魉?、?shí)質(zhì)上就是使再生液與交換劑之間有適當(dāng)?shù)慕佑|時(shí)間、以保證再生反應(yīng)的進(jìn)行。一般再生液的流速為3-8米/秒。

2 實(shí)例論證及討論

2.1 脫鹽設(shè)備的運(yùn)行工藝條件 ①脫鹽水允許交換流速：15-25米/時(shí)。②控制終點(diǎn)：陽(yáng)離子交換器出水殘Na+<500ug/L。③床型及構(gòu)造：樹(shù)脂床直徑2.5米的固定床、上部進(jìn)水裝置由母管（ф219）及兩側(cè)20根支管（ф57）構(gòu)成，每根支管上鉆有數(shù)十個(gè)小孔，外包30目尼龍網(wǎng)作襯里蓬起，下部出水裝置ф500弓型多孔板、上面鋪石英砂墊層一米高。樹(shù)脂規(guī)格：陽(yáng)交換器內(nèi)裝001*7強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，粒度0.3-1.2。

2.2 再生工藝 ①固定床逆流再生、滿床交換。②再生：進(jìn)再生劑用量、溫度、濃度、流速等諸因素的篩選。再生用工業(yè)硫酸，濃度要>92%。③置換：置換陽(yáng)離子交換樹(shù)脂用運(yùn)行陽(yáng)交換器出水，流速調(diào)至4-6米/時(shí)，置換至排水酸度比運(yùn)行陽(yáng)離子交換器出水酸度高0.3mmol/L。④正洗：正洗水為一級(jí)過(guò)濾水，濁度<5mg/L。

2.3 試驗(yàn)情況 對(duì)再生劑用量、溫度、濃度、流速做實(shí)驗(yàn)，找出最佳操作條件。①為了減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)，選正交實(shí)驗(yàn)方法。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、確定每個(gè)因素三個(gè)位級(jí)。②開(kāi)展正交試驗(yàn)，選用（L934）正交試驗(yàn)表：

[ 因素

試驗(yàn)號(hào)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

R

優(yōu)水平

A

1(1200)

2（1300）

3（1400）

1

2

3

1

2

3

2.26

1.86

1.43

0.83

A3

B

1（20）

1

1

2（25）

2

2

3（30）

3

3

2.09

1.82

1.64

0.45

B3

C

3（1.0-2.0）

1（0.6-1.6）

2（0.8-1.8）

2

3

1

1

2

3

2.14

1.80

1.61

0.53

C3

D

2（5）

1（4）

3（6）

1

3

2

3

2

1

2.19

1.69

1.67

0.52

D3

酸耗（公斤/噸）

0.7

0.91

0.48

0.84

0.47

0.51

0.72

0.48

0.44

Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ

=5.55

]

③對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析 a直觀分析：從表中數(shù)據(jù)可清楚地看到九次試驗(yàn)中效果最好的是第九次試驗(yàn)。酸耗為A3 B3 C3 D1。b計(jì)算分析：可能好的位級(jí)組合為A3 B3 C3 D3該組合不在前九次試驗(yàn)中，需要進(jìn)一步驗(yàn)證。c極差分析：各因素主次排列為A>C>D>B，既再生劑加入量是主要因素，其次是再生液濃度和流速，溫度是次要因素。d趨勢(shì)圖分析：

2.4 討論 試驗(yàn)結(jié)果表明：樹(shù)脂的制水量、單耗是隨再生劑量增加而增加。這主要是由于再生交換是一個(gè)動(dòng)態(tài)排代過(guò)程。提高再生劑量，可以增加排代容量，提高床的制水能力。但過(guò)多的增加再生劑量，并不能很好地提高制水能力。這說(shuō)明再生劑的加入量是有一定限制的。實(shí)驗(yàn)中已證實(shí)用1500公斤酸與1600公斤酸結(jié)果相同，考慮到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行確定酸加入量為1500公斤。

3 結(jié)論

再生陽(yáng)交換樹(shù)脂最佳工藝參數(shù)為：①再生進(jìn)酸量：1500公斤。②再生液溫度30℃。③再生劑濃度1.0%-2.0%。④再生液流速7米/時(shí)。

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