|
离子交换设备
离子交换设备简介
一、用途 离子交换器主要用于纯水和高纯水的制备，在医药、化工、电子、涂装、饮料及中高压锅炉给水等诸多工业领域中应用十分广泛。它可用于锅炉、热电站、化工、轻工、纺织、医药、生物、电子、原子能等行业的纯水处理前道工序，在工业生产中需要硬水软化、去离子水制备的场合也适用，还可用于食品药物的脱色提纯，贵重金属、化工原料的回收，以及电镀废水的处理等。 二、组成分类 1. 钠离子交换器 主要用于锅炉、热电站、化工、轻工、纺织、医药、生物、电子、原子能及纯水处理的前道处理。 2. 阴阳床 阴阳离子交换床即复床，由阳、阴离子交换器串联使用，以达到水的除盐目的。 3. 混合床 混床是把阴阳离子交换树脂按一定混合比例装填在同一个离子交换器内。由于混合离子交换后进入水中的H⁺离子与OH⁻离子立即生成电离度很低的水分子，能使交换反应进行得十分彻底。混床一般设置在一级复床之后，对水质进行进一步纯化处理。当水质要求不高时，也可单独使用。 三、工作原理及失效控制 1. 工作原理 工作原理就是离子的交换。 运行时： 阳树脂(H - R)+(M⁺)→(M - R)+(H⁺) 阴树脂(OH⁻ - R)+(X⁻)→(X⁻ - R)+(OH⁻) 其中，M⁺为金属离子，X⁻为阴离子。再生过程为其逆过程。 2. 离子交换器的失效控制 离子交换除盐水处理最简单的流程为由阳床 - 阴床组成的一级复床除盐系统。有的系统采用单元制，即每套一级复床除盐系统包括阳床、（除碳器）、阴床各一台。在离子交换除盐运行过程中，无论是阳床还是阴床先失效，都同时再生；还有的系统采用母管制，即阳床与阳床或阴床与阴床并联运行，哪一台交换器失效就再生哪一台。 （1）检测和控制原理 强酸性阳树脂对水中各种阳离子的吸附顺序为：Fe³⁺ > Al³⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ > H⁺。由此可知，水中金属离子Na⁺被吸附的能力最弱。所以当离子交换时，树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，H⁺最后被其他阳离子置换下来。当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的Na⁺。因此，监督阳离子交换器失效是以漏钠为标准的，其反应方程为（A代表金属阳离子，R为树脂基团）： An⁺ + nRH = RnA + nH⁺ HCO₃⁻ + H⁺ = H₂O + CO₂↑ 强碱性阴树脂对水中各种阴离子的吸附顺序为：SO₄²⁻ > NO₃⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > HCO₃⁻ > HSiO₃⁻。由此可知，HSiO₃⁻的吸附能力最弱。所以当离子交换时，树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，OH⁻被其他阴离子置换下来。当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的HSiO₃⁻。因此，监督阴离子交换器失效是以漏硅为标准的，其反应方程为（B代表酸根阴离子，R为树脂基团）： Bm⁻ + mROH = RmB + mOH⁻ （2）控制点和控制方法 由于母管制系统包含了单元制系统，且具有能充分使用树脂、提高交换器的出水能力、降低酸碱消耗等优点，研究中主要讨论以这种结构为基础的离子交换除盐水处理系统。 以成都生物制品研究所蛋白分离车间纯水站为例，该系统为母管制水处理系统，结构为：砂滤 - 活性炭过滤 - 粗滤 - 阳床 - 一阴 - 二阴 - 混床 - 精滤 - 纯水罐，系统产水能力为5 t/h。在系统的失效控制研究中，提出单元失效控制概念，即充分利用母管制制水系统的优点对系统进行失效控制。 3. 出水水质 原水经一级复床除盐后，电导率（25℃）低于10 μS/cm，水中硅含量低于100 μg/L。 |
