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软化水中离子交换设备产水恶化的解决方法

2020-05-26

软化水设备中出水质量是衡量化学除盐设备运行工况的主要指标。出水质量恶化是指运行周期中间,除盐水的电导率和SiO2含量明显高于调试结果,不论其水质指标是否合格,都可以认为是发生了出水质量恶化现象。

      离子交换是应用离子交换剂分离含电解质的液体混合物的过程。离子交换过程是液固两相间的传质与化学反应过程,通常离子交换反应进行得很快,过程速率主要由传质速率决定。


      离子交换反应一般是可逆的,在一定条件下被交换的离子可以解吸,使离子交换剂恢复到原来的状态,即离子交换剂通过交换和再生可反复使用。同时,离子交换反应是定量进行的,所以离子交换剂的交换容量是有限的。



软化水中离子交换设备产水恶化的解决方法

弱酸阳床:
     1、出水碱度漏泄比规定值为高。这是因为再生不合适,再生剂应为理论交换容量的110%,如采用串联再生,则须检查再生强酸树脂后的酸量是否足够再生弱酸树脂。
     2、出水硬度高于规定值。如果用硫酸再生,可能会有硫酸钙沉淀,这时应该用硫酸钙渐渐水解,将产生钙硬,当用硫酸再生时,则采用分步再生方法,并实行先低浓度、高流速,后高浓度、低流速的方法来进行再生。如串联再生,则需要检查强酸阳树脂的再生废液是否已稀释。

强酸阳床: 
     1、出水钠漏泄高于规定值。则需要检查再生步骤,有时阳床用混床再生废液串联再生,这时需要注意混床废液最初的15-30%,否则将有钠离子进入阳床,此外,混床废液中的酸量须检查是否足够。
      2、出水漏硬度。如果使用硫酸再生,那由于硫酸钙沉淀,应检查酸的浓度及再生流速,如果水中钙离子量超过总离子的50%,则需要采用分级再生,最初浓度不应大于2%。

离子交换软化法就是利用离子交换剂降低水中硬度的水处理方法。常用的离子交换剂有钠型树脂(RNa)、强酸性H(RH)型树脂和弱酸性H树脂。离子交换软化系统采用Na离子交换软化系统和H-Na离子交换脱碱软化系统。


弱碱阴床:
     1、出水矿物酸漏泄增加。这问题可分为矿物酸漏泄真实增加和矿物酸漏泄表象增加。
  a. 矿物酸漏泄真实增加。一般出水电导率应为50μs/cm或以下,如再生不足,电导率曲线将缓慢上升,那就是出水酸度将逐步上升。
      b. 矿物酸漏泄表象增加。弱碱树脂是作为矿物酸的中和剂,真正的弱碱树脂不会分解中性盐如氯化钠或硫酸钠,因此阳床必须运行正常,其出水钠漏泄很小,并须维持一定的pH。如pH大于3.5,那就是阳床未能完全去除阳离子,这些中性盐流经弱碱阴床将增加电导率。
      2、高pH、漏钠、电导率增高。这是由于阴树脂床中混入了阳树脂,在碱再生时,阳树脂呈钠型,在运行中逐渐放钠。阴床出水有钠,是由于强酸阳床出水漏钠。
     3、二氧化硅问题。如阴床串联再生,容易产生此问题,强碱阴床再生后的碱液中含有二氧化硅,经弱碱阴床后,又进行了碱性中和,而使pH下降,当达到碱液中二氧化硅等电点时,二氧化硅就在树脂上沉淀下来。在以后运行中,由于水解而使出水中二氧化硅增加。 
     解决这问题的方法是,再生强碱阴床后的碱液先排除15-30%,或将碱液稀释至2%,还须保证NaOH有理论工作交换容量的130%。


强碱阴床:

     不论是Ⅰ型还是Ⅱ型,关键问题是二氧化硅漏泄,与强酸阳树脂及弱碱阴树脂不同,强碱阴树脂的热稳定性较低,只有60℃及40℃, 否则树脂会发生降解。

     如因热及氧化作用,使强碱基团损失,这样就造成二氧化硅漏泄,因此,在运行中须保持在温度极限范围内。

     此外,强碱阴树脂易受有机物污染,产生如下后果:
     1、pH降低;

     2、电导率增高;

     3、二氧化硅漏泄增加;

     4、淋洗水量增加。


      其中:1和2是由于在树脂上的有机物再生后部分水解所造成的,3是由于污染物的位阻效应使NaOH再生不完全,4是由于污染物的两性作用。


      由于Na离子交换软化法只能除去水中的硬度,而不能除去碱度。但是,在水处理中有时既要除去硬度,又要除去碱度。于是,在水处理系统中同时设置H离子交换和Na离子交换,这样就可以达到同时除硬和除碱的目的。这种方法叫做H-Na离子交换软化法。H-Na离子交换软化法的H型离子交换剂RH,遇水中的碳酸盐和非碳酸盐硬度,发生反应,具有除盐软化作用。


     离子交换法是水质软化和除盐的主要方法。在废水处理中,主要去除其中金属离子。离子交换的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中其他同性质离子的交换反应,是一种特殊的吸附过程(可逆性化学吸附)。其反应表达式为:RH(交换树脂)+M+(交换离子)<=>RM(饱和树脂)+H+,在平衡状态下,

反应物质浓度符合关系式:[RM][ H+]/([RH][ M+])=k,

k是平衡常数。k﹥1反应向右进行,k越大,越有利于交换反应,k的大小表示离子交换剂对某离子交换性大小。


      离子交换树脂的性质:有效pH范围;交换容量;交联度;交换势(交换离子取代树脂上可交换离子的难易程度)。
      离子交换装置可分为固定床和连续床两种。
      离子交换操作有四步:交换﹑反洗﹑再生和清洗。交换:交换过程主要与树脂层高度﹑水流速度﹑原水浓度﹑树脂性能和再生程度有关。当水中离子浓度达到限值时,应进行再生。
      反洗:其目的是松动树脂层,以便下一步再生,使再生液能分布均匀,同时也可清除树脂层内杂质﹑碎粒和气泡。
      再生:即交换过程的逆过程,较高浓度的再生液流过树脂层,将吸附的离子置换出来,使其恢复交换能力(固定床中很重要)。
      清洗:将树脂层内残留的再生液清洗掉,直到出水水质符合要求。



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