离子交换装置运行方式和再生方法

离子交换装置运行方式和再生方法

运行方式:

1.固定床

固定床的构造与压力滤罐相似,是离子交换装置中最基本的也是最常用的一种形式,其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行,根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的位置的不同,又可分为单层床、双层床和混合床三种。

1-单层床是在离子交换器中只装填一种树脂,如果装填的是阳树脂,称为阳床;如果装填的是阴树脂,称为阴床。

2-双层床是离子交换器内按比例装填强、弱两种同性树脂,由于强弱两种树脂的密度不同,密度小的弱型树脂在上,密度大的强型树脂在下,在交换器内形成上下两层。

除此之外,还有混合床和三层床树脂装填方式。

根据固定床原水与再生液的流动方向不同,又分为两种形式,原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离子交换器的,称为顺流再生固定床,原水与再生液流向相反的,称为逆流再生固定床。

顺流再生固定床的优点在于:构造简单,运行方便;

但是也存在几个缺点:

1-在通常生产条件下,即使再生剂单位耗量2~3倍于理论值,再生效果也不太理想;

2-树脂层上部再生程度高,而下部再生程度差;工作期间,原水中被去除的离子首先被上层树脂所吸附,置换出来的反离子随水流流经底层时与未再生好的树脂起逆交换反应,上一周期再生时未被洗脱出来的被去除的离子,作为泄露离子出现在本周期的出水中,所以出水剩余被去除的离子较多;而到了工作后期,由于树脂层下半部原先再生不好,交换能力低,难以吸附水中所有被去除的离子,出水水质提前超出规定,导致离子交换过程提早结束,降低了工作效率。

因此,顺流再生固定床只选用与设备出水较小,原水中需要被去除的离子较少和原水含盐量较低的场合。

逆流再生固定床的再生有两种操作方式:

一种是水流向下流的方式;

一种是水流向上流的方式;

逆流再生可以弥补顺流再生的缺点,而且出水质量显著提高,原水水质适用范围扩大,对于硬度较高的水,仍能保证出水水质,所以目前采用该法较多。

2.连续床

连续床又分移动床和流动床

移动床的特点是树脂颗粒不是固定在交换器内的,而是处于一种连续的循环运动过程中;离子交换树脂在交换器、再生器和清洗塔之间,周期性流动;树脂用量可相对固定床减少1/3~2/3,设备单位溶剂的处理水量还可以得到提高,如双塔移动床系统和三塔移动床系统。

流动床一般分压力式和重力式两种类型:

1-重力式。由交换塔和和再生清洗塔组成,原水从交换塔顶进入,在下落过程中与下落的树脂接触反应,得到软化处理的软水由塔顶流出。再生后的树脂又交换塔顶进入,在下落过程中进行交换处理并逐渐饱和失效落入交换塔底部,之后利用水射器不断吸并输送到再生清洗塔进行再生,如此不断循环进行。

2-压力式。主要由交换塔和再生清洗塔组成,交换塔内分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ室,树脂逐层靠水射器输送下落。再生好的树脂用水射器送入塔顶,原水从交换塔底部进入,逐次通过Ⅲ室、Ⅱ室、Ⅰ时,即成软水,由塔顶排出。每室中内水与树脂为同向流,而室之间则为逆向流。每室中树脂的交换能力可得到最大利用。水与树脂均靠压力输送。这种连续式离子交换高树脂可保证生产连续进行,树脂可边失效边再生,并可提高树脂层使用的均匀性,但仍存在适应能力差、树脂磨损大、自动化程度要求高、管理复杂等问题。

流动床是完全连续的离子交换系统,但其操作管理复杂,废水处理中较少应用。

 

再生方法:

(1)离子交换树脂的再生原则和目的:树脂尽可能的回复或接近原来树脂的工作状态

(2)再生过程可分为7个连续步骤:

1-再生剂离子从溶液中扩散到离子交换树脂颗粒的表面;

2-再生剂离子透过离子交换树脂颗粒表面的边界膜;

3-再生剂粒子在离子交换树脂颗粒的内部孔隙中扩散,并达到交换点;

4-离子交换反应进行;

5-交换后的离子在离子交换树脂颗粒的内部孔隙中扩散,并扩散到树脂表面;

6-交换后的离子透过离子交换树脂颗粒表面的边界膜;

7-向外扩散到溶液中,离子交换过程完成;

在这7个连续的步骤中:

1-3是再生剂离子向离子交换树脂颗粒内部进入的过程;

5-7是再生剂再生后置换出来的离子向溶液中扩散的过程;

综上所述,离子交换的扩散过程在很大程度上决定了离子交换过程的快慢,。

(3)树脂失效后的再生方式大致可分为静态再生和动态再生两种

1-静态再生:即让容器内用再生液浸泡树脂,使之恢复到原来的工作状态的方法;

2-动态再生:即让再生剂不断流过装有树脂的容器内,使之恢复到原来的工作状态的方法,流动再生的方法有顺流再生、逆流再生、对流再生。

(4)再生剂用量:再生剂用量与树脂再生效果和运行费用密切相关,再生剂用量还与再生方式,树脂类型和再生剂种类有关。

(5)再生液的浓度:再生液浓度与再生方式、树脂类型有关;

值得一提的是,用硫酸作再生液时,建议分三步逐次再生,效果较好。

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(6)再生液温度:在树脂允许的范围内,再生温度越高,分子热运动加快,再生效果就越好。为节省运行费用,一般选择在常温下再生;若有需要去除树脂中一些特殊物质或者再生困难的离子,再生液可加热到35~40℃。

(7)再生液流速:再生液流速涉及再生液和树脂接触的时间,直接影响再生效果。在离子交换柱中,通常再生液的流速一般控制在4~8m/h。

(8)树脂再生后清洗:树脂再生后,树脂层内残留一定量的再生剂,需要用产品水(或去离子水)进行正洗或反洗,清洗水量可以通过计算确定,在一般小型软化或纯水系统中,清洗水量约占总产品水量的10%~20%,也有采用清洗至出水pH为中性或者接近于中性的办法。


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