抛光混床设备
混床是混合离子交换柱的简称,是针对离子交换技术所(suǒ)设计的设备。
所谓混床,就是把一(yī)定比例的阳、阴离子交换(huàn)树脂混合装(zhuāng)填于同一交换装置中,对流体中的离子进行交换、脱除。由(yóu)于阳树(shù)脂的(de)比重比(bǐ)阴树脂大,所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1:2,也有装填比例为1:1.5的,可(kě)按(àn)不同树脂酌情考虑(lǜ)选择。混(hún)床也分为体内同步再生式混(hún)床和体外(wài)再生(shēng)式混(hún)床。同步再生式混床在(zài)运行及整(zhěng)个(gè)再生过程均在混床内进行,再生(shēng)时树脂不移出设备以(yǐ)外,且阳(yáng)、阴树脂同时再生,因此(cǐ)所需附属设备少,操作简便。
混床处理工艺的设备(bèi)包括混合离子交换器和体外再生设备。其中体外再生设备主要包括树脂分离器、阴(阳)树脂再生器(qì)、树脂贮存塔、混杂(zá)树脂塔和酸碱再生设备。国内混床处理工艺主要特点体现(xiàn)在树脂分离再生工艺上。树脂的分离再生(shēng)工艺(yì)有三种。
1、出水水质优良(liáng),出水pH值接近中性。
2、出水水质稳定,短时间运行(háng)条(tiáo)件变化(如进水(shuǐ)水质或(huò)组分、运行流速等)对混床出水水质影响不大。
3、间断运行对出水水质的影(yǐng)响小,恢复到(dào)停运前水质所需(xū)的时间比较短。
4、回收率达到100%
混床外壳制作材质有玻璃钢、有机玻璃、不锈钢、碳钢、防腐等,外型为圆柱型,直径Φ200—2500mm,产水量从0.5t/h—98t/h。阳床装载强酸阳离子交换树脂,阴床装载强碱阴离子交换树脂,装载高度一向在1000—2400 mm,小型滤帽式设备底部没有承(chéng)托层,中大(dà)型设备底部有粒度不同多级别石英砂承托层(现不建议这样(yàng)做,因为酸洗的时候石英砂和酸会产生化学反应,对(duì)水质造成影响),逆流再(zài)生固定床树脂顶(dǐng)层(céng)有200 mm厚压脂层树脂(特殊的树脂用来覆盖下面的树脂)。有机玻璃柱运行压力≤0.15MPa,其他材(cái)质的设备运行压力≤0.6MPa。阳床(chuáng)配(pèi)备有酸箱、酸(suān)泵再生系统,阴床配备有碱箱、碱泵再生系统。
运行
本系统有两种进水方式:软化(软化(huà)器处理水)进水和初脱盐(反渗透处理水)进水,分别由各自的控(kòng)制阀控制进水。
运(yùn)行时(shí),开初脱盐进水控制阀、进水阀、产(chǎn)水阀,其他阀们均应关闭!
反洗
关闭进水阀、产水阀;打(dǎ)开反洗进水阀、反洗排放阀,以10m/h反洗15min。然后,关闭反洗进水阀、反洗排放阀。静置,沉降5~10min。开排气阀、中排阀,部分(fèn)排水至树脂层表面上10cm左右,关闭排气阀、中排阀。
再生
开(kāi)进水阀、加酸泵、进(jìn)酸阀、中排阀,以5m/s、200L/h对阳(yáng)树(shù)脂进行再生(shēng),用反渗透产水对阴树脂进行清洗,维持柱内液面在树脂层表面(miàn)上10cm。对阳树脂再生30min后,关进水阀、加酸泵、进酸阀,开(kāi)反洗(xǐ)进水阀、加碱泵、进碱阀,以5m/s、200L/h对阴树脂进行再生,用反渗透产(chǎn)水对阳树脂进行清洗,维持柱内液面在(zài)树(shù)脂层表面上10cm,再生30min。
置换、混脂、冲洗
关加碱泵、进碱阀,开进水阀,上下同时进水对树脂进行(háng)置换、清洗。30min后,关进(jìn)水阀、反洗进水(shuǐ)阀、中(zhōng)排阀(fá),开反洗排放阀、进气阀、排气阀,以压力0.1~0.15MPa,气量2~3m3/(m2·min),混合树脂(zhī)0.5~5min。关反洗排放阀、进气阀,沉降1~2min。开进水阀、正(zhèng)洗排放阀,调(diào)节排气阀,灌水至柱内无空气后,关排气阀,对树脂冲洗。当电导率达到要求(qiú)时,开产水阀,关正洗排放阀,开始(shǐ)制(zhì)水。
树脂二(èr)次分离(lí)再生工艺
是将失效的混床(chuáng)树脂输送至树脂分离器(阳树脂再生器(qì)),完成水力分离后,将上层的阴离子交换树(shù)脂(zhī)移送混(hún)床至阴树脂(zhī)再生器。阴阳树脂分离面附近的混合树(shù)脂输送到混杂树脂(zhī)塔,然后分别再生阴阳树脂。对(duì)于混杂树脂塔内的树脂(zhī),下一次再(zài)生时将被送回到树脂分离器(阳树脂再(zài)生(shēng)器(qì))内进行二次分离。在这里,树脂分离器同时作为阳树脂再生器。
锥体分离再(zài)生工艺
锥体分离再生工艺是将树脂分离器底部作成一锥体。该(gāi)设备同时作为阴树(shù)脂再(zài)生器而(ér)不作为阳树(shù)脂再生器。失效树脂从混床输(shū)送到树脂分离器完成水力分层后(hòu),位于树脂(zhī)分离器(qì)下部的阳树脂(zhī)从锥体底部被输送(sòng)到阳树脂再生器(qì)。由于树脂分离器底部为一锥形体(tǐ),树脂分离界面的树(shù)脂很少,从而(ér)减少中间混合树脂的数(shù)量,提(tí)高分离效果。在输送阳树脂时(shí),分离(lí)界面在自动控制时的自动检(jiǎn)测常采用光(guāng)电法或电导法。所谓光电法即采用(yòng)光电计检测阴(yīn)阳树脂颜色的(de)深浅;而电导法则采用测量阴阳(yáng)树脂输(shū)送水的电导变化(huà),当充入W2气体的树脂输送水由阳树脂变(biàn)为(wéi)阴树脂时,其电(diàn)导将变小。利用两种方式产生的信号变化来控制(zhì)阴阳树脂界限。
阴阳树脂再生工艺
是将失效(xiào)树脂从混床输送到树脂分离器内,失效树脂水力分(fèn)层后,在分离器内同时对阴阳树脂进(jìn)行再生。树脂分离器(qì)同时作为树(shù)脂再生器。该方式同补给水处理(lǐ)除盐混床完全相同。
离子交换器
离子交(jiāo)换器工艺需要将交换剂放在离子(zǐ)交换器(或称为床)内进行,离子交换剂失效后(hòu)通过再生来恢复离子交(jiāo)换能力。为了提高离子交换工艺的经济性(xìng)和技术适用(yòng)性,产生(shēng)了不同树脂的组(zǔ)合、不同的床型以及各种(zhǒng)离子交换系统。常见的离子交换(huàn)器有固定床(离子交换器)和连续床两类。
工作原(yuán)理(lǐ)就是离子的交换。
运行时:阳树脂(H-R)+(M+)→(M-R)+(H+)
阴(yīn)树脂(OH-R)+(X-)→(X-R)+(OH-)
其中M+为金属离子,X-为阴(yīn)离子。再生过程为其逆过程。
离子交换器的失效控制
离子交换除盐水处理较简单的流程为阳床-阴床组成的一级复床除盐系(xì)统。有的一级复床除盐系统采用单元制,即每套一级复床除盐系统包括 阳床、(除碳器)、阴床(chuáng)各一台,在离子交换除盐运行过程中,无论是阳床还是(shì)阴床先失效,都是同时再生;还有的(de)一级复床除盐系统采用母管制,即(jí)阳床与(yǔ)阳床或阴床与阴床是并联运行的,哪一台交换器失效就再生(shēng)哪(nǎ)一台。
1 检测和控制原(yuán)理
强酸性阳(yáng)树脂(zhī)对水中各种阳离子的吸附顺序为:
Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+;由此(cǐ)可知,水(shuǐ)中(zhōng)金属离子Na+被吸附的能力较弱,所以当离子交换时(shí)树脂层的各种离(lí)子吸附层逐(zhú)渐下移,H+.后被其他阳(yáng)离子置换下来,当保护层穿透时,首(shǒu)先泄漏的是下层的(de)Na+;因(yīn)此(cǐ)监督(dū)阳离子交换器失(shī)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(shùn)序为:
SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知,HSiO3-的(de)吸附能力较弱,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(tòu)时,首先泄漏的是下层的(de)HSiO3-;因此监督阴离子交换器失效是以漏(lòu)硅为标准的;其反应方程(chéng)为(B代(dài)表酸根阴离子,R为树脂基团(tuán)):
Bm-+mROH=RmB+mOH-
2 设(shè)备优点(diǎn)
(1) 出水水质(zhì)优良,出水pH值(zhí)接近中性。
(2) 出水水(shuǐ)质稳定,短时间运行条件变化(如进水水质(zhì)或成分(fèn)、运行流速(sù)等)对混床出水水(shuǐ)质影响不大。
(3) 间断(duàn)运行对出水水质(zhì)的影响小,恢复(fù)到停运前水质(zhì)所需的时间比较短。
(4) 产水水质优良,电导率≤0.2us/cm
离子交(jiāo)换器(qì)主要用于纯水和(hé)高纯水(shuǐ)的制备(bèi),主要用于中高压锅炉给水;新材料、新(xīn)能源、化(huà)工新材料,轻金属材料、纳米材料、玻璃钢石墨、复合材料等的生产工艺用水。