离子交换器运行周期及出水量
离子交换
离子交换设备离子交换设备简介：在纯水制作的工艺上，传统的离子交换工艺主要体现在工业纯水和超纯水的制水设备上使用到的一种流程，很多的工业水处理中运用到的离子交换，比如精细化工行业、电子电镀行业、线路板制作行业，电子、显示屏制作行业等等，离子交换设备在操作过程中比较简单，再生环节容易，离子交换设备主要在树脂的使用需要良好的选型，树脂的型号的规格决定水中的好坏和使用周期，以下是离子交换设备的一些介绍：1、离子交换是一种传统的、工艺成熟的脱盐处理设备，其原理是在一定条件下，依靠离子交换剂（树脂）所具有的某种离子和预处理水中同电性的离子相互交换而达到软化、除碱、除盐等功能。
用于深度脱盐处理，产水电阻率动态可达到18MΩ·cm。
2、离子交换设备阴阳离子的基本原理：采用离子交换方法，将把水中阳、阴离子去除。
以氯化钠（NaCl）代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应式：阳离子交换柱方程：阳离子交换树脂具有酸性基团。
在水溶液中酸性基团可以电离生成H+。
每种交换树脂可以含有一种或数种离子基团，按照离子基团的电离难易程度可把交换树脂分为强性和弱性。
阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性.R-H+Na+=R–Na+H+阴离子交换柱方程：阴离子交换树脂含有碱性基团他们在水溶液中电离并与阴离子进行交换。
阴离子交换树脂按照离子基团的电离难易程度分为强碱性及弱碱性。
R–OH+Cl-=R–Cl-+OH-3、阳、阴离子交换柱串联以后称为复合床，其总的反应式： R-H+R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O由上面所描述得出，水中的NaCl已分别被树脂上的H+和OH-所取代，而反应生成物为H2O，达到了去除水中盐的作用。
4、混合离子交换柱（混床）：将阳、阴床尚未交换的剩余盐类进一步除去，由于通过混合离子交换后进入水中的H+和OH-立即生成电离度很低（H2O），几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象，使交换反应进行得十分彻底，因而混合床的出水水质优于阳、阴离子交换柱串联组成的复床所能达到的水质，能制取纯度相当高的成品水。
关于钠离子交换器
关于钠离子交换器钠离子交换器一、定义软化器即为钠离子交换器，离子交换器分为:钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类。
离子交换柱(器)外壳一般采用硬聚氯乙烯(PVC)、硬聚氯乙烯复合玻璃钢(PVC-FRP)、有机玻璃(PMMA)、有机玻璃复合透明玻璃钢(PMMA-FRP)、钢衬胶(JR)、不锈钢衬胶等材质。
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，工业生产所需进行硬水软化、去离子水制备的场合，还可用于食品药物的脱色提纯，贵重金属、化工原料的回收，电镀废水的处理等。
混床是将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，可以使交换反应进行得十分彻底。
混床一般设置于一级复床之后，对水质的进一步纯化处理。
当水质要求不高时，也可以单独使用。
钠离子交换器即软化器是用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水的离子交换器。
组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。
1二、用途高硬度饮用水的软化、生活热水原水的软化、生活直饮水装置的预处理、锅炉用水及各类换热器补充水的软化、以及空调系统循环冷却水的软化处理等。
三、分类1)按运行方式分:固定床、连续交换床，浮动床。
固定床可分为:顺流再生固定床、逆流再生固定床。
连续交换床可分为:移动床、流动床。
2)按离子交换器制水、再生、冲洗的水流控制方式分:集成阀控制形式和分立式多阀控制形。
集成阀控制形式又分机械旋转式多路阀、柱塞式多路阀、板式多路阀、水力驱动多路阀。
分立式多阀控制形式又分自动隔膜阀组+控制器和手动阀组。
四、工作原理1(水的硬度主要是由钙，镁离子构成，当含有硬度的原水通过软水器内树脂层时，水中的钙镁离子被树脂交换吸附，同时等物质量释放出钠离子。
从软水器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水。
钠离子交换器再生周期计算方法及硬度片剂使用方法
钠离子交换器再生周期计算方法及硬度片剂使用方法钠离子交换器再生完全至下一次失效的产水量，与树脂的工作交换容量、树脂填充量、原水的硬度及软化器的工作状况有关。
周期产水量需在运行中监测，一般的估算方法如下：周期产水量（m3）＝有效树脂填充量（L）×树脂工作交换容量（mol/L）÷全硬度（mg/L CaCO3）×50 再生周期＝周期产水量÷额定出水量树脂工作交换容量(mol/L)钠离子的处理的原理及树脂再生耗盐量离子交换器是离子交换反应的载体由骨架和活性基团两部分组成，通过离子交换反应，交换基团中的可游动离子和水中同性离子进行交换，从而将水中的绝大部分离子除去，使水质达到脱盐提纯的目的。
钠离子交换器应用：离子交换技术广泛用于锅炉用水，中央空调水质软化、除盐、高纯水制取、工业废水处理、重金属回收等方面，其应用范围主要有电力、电子、化工、冶金、环保、生物、医药、食品、酒厂、轻工、纺织等行业。
钠离子交换器特点：离子交换法是去除水中的钙、镁等结垢离子的传统工艺，它具有工艺成熟、投资少、适用性强、离子交换树脂可再生等优点。
本公司生产的离子交换器分为阳床、阴床、混床、和纳离子交换器等，并可以根据不同的用途和不同的水质而设计各类型的离子交换工艺流程。
离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。
一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。
当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。
硬水就变为软水，这是软化水设备的工作过程。
当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠（盐）溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
水的软化方法有：①加热法；②石灰苏打法：用石灰降低暂时硬水硬度，用烧碱（苏打）降低非碳酸盐硬水的硬度；③离子交换法：用离子交换剂除去钙镁离子，目前家用“净水器”多采用这种方法。
离子交换器设计手册(内部资料)
石油化工有限公司炼油乙烯项目除盐水处理系统计算书设计原则1工艺流程的设计由于原水水质较好，水中TDS含量较低。
因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。
离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。
根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。
为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。
2工艺流程总述2.1工艺流程：由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。
原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除CO2器除去重碳酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。
主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。
为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，增加运行时间。
工艺如下：（原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。
其中设备包括：10台150吨/小时的纤维球过滤器（Ø2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(Ø3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(Ø3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(Ø2800mm）及其它辅助设备等组成。
离子交换法的工作原理及软水器的工作过程
离子交换法的工作原理及软水器的工作过程离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。
一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。
当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。
硬水就变为软水，这是软化水设备的工作过程。
当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。
不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。
任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。
反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。
反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。
这个过程一般需要5-15分钟左右。
吸盐(再生)：即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。
在实际工作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。
慢冲洗(置换)：在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。
固定床逆流再生锅炉钠离子交换器标准操作规程
浙江**药业有限公司标准操作程序一、目的：建立固定床逆流再生锅炉钠离子交换器标准操作规程。
二、范围：适用于固定床逆流再生锅炉钠离子交换器的使用。
三、责任者：维修人员、设备操作人员、设备管理人员。
四、程序：1、装置主要部分：盐溶解器、钠离子交换器、水箱。
2、运行过程从交换剂失败后算起，由以下连续而又重复的操作所组成。
2.1、小反洗：生水由中排装置引进，从上部进水装置排出，对压层进行反洗，以冲击运行时积聚连表面和呀实层中的污物。
流速可控制在10～20米／小时，时间约10～15分钟，直到出水较清为止。
2.2、排水：关闭中排装置进水阀门与上部进水装置上的排水门，打开空气门和中排装置排水门，把压层以上的水全部排出。
2.3、再生（还原）：打开交换器进盐阀门，把盐酸连续打进交换器，经钠离子交换层，废液从中排装置排出（配置盐液的体积大与交换剂体积的1.5倍）。
交换剂用树脂再生流速控制为：2～3米／小时，盐液浓度控制为：6～8％，进盐时间控制为：50～80分钟。
交换剂用磺化煤再生流速控制为：2～2.5米／小时，盐液浓度控制为：5％，进盐时间控制为：50～60分钟。
2.4、置换及反洗：关闭空气门，从交换器底部出水装置进入软水，把流速调整到要求范围，废水由中排装置放走，置换15～20分钟然后逐步加大置换软水流量，进行反洗，把反洗流速逐步提高到10～12米／小时（以交换剂不乱层为限），反洗到洗液中氯化物浓度相同于冲洗水氯根时反洗结束，此段时间约为3～5分钟，至出水较清为止。
2.5、小正洗（正洗压实层）：关闭反洗水进口阀门，打开空气门、进水阀门，关闭中排装置排水阀门，至空气阀门出水后，打开中排装置排水阀门，正洗压层，把压层内的废再生液洗去，流速控制在15～20米／小时，时间约为3～5分钟，至出水较清为止。
2.6正洗（清洗交换剂层）：关闭中排装置排水阀门，开交换器底部排水阀门，使交换剂正洗，正洗到水质合格后，交换器即可投入运行。
离子交换设备设计计算(有公式)
全自动软水器设计指导手册（附设计公式）目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰 (3)•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (6)二、全自动软水器 (6)三、影响软水器交换容量的因素 (8)1. 流速(gpm/ft，m/h) (8)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (8)3. 树脂层的高度 (9)4. 进水含盐量 (10)5. 温度 (12)6. 再生剂质量(NaCl) (12)7. 再生液流量 (13)8. 再生液浓度 (14)9. 再生剂用量 (15)10. 树脂 (15)四、自动软水器设计 (15)1. 软水器设备应遵循的标准 (15)2. 全自动软水器主要参数计算 (16)1) 反洗流速的计算: (16)2) 系统压降计算 (16)3. 软水器设计计算步骤 (16)计算示例 (18)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
阴阳离子交换器使用说明书
阴阳离子交换器使用说明书本使用说明书适用于逆流再生的阴、阳离子交换器一、设备的安装：设备应安装垂直。
外壁垂直误差应小于其高度的0.25%。
二、树脂的装填：当阳、阴离子交换器均需要装填树脂时，先把阴树脂装填到阴离子交换器内，后把阳树脂装填到阳离子交换器内，以防止阳树脂夹带到阴离子交换器内而影响到阴离子交换器的出水水质。
树脂装填到上部视镜的中部即可。
三、阳、阴树脂的预处理阳树脂及阴树脂装填完毕后，用10%的氧气钠（NaC1）溶液加1%的氢氧化钠（Na（OH））溶液对树脂浸泡12-24小时。
溶液的总量约等于阴、阳树脂的体积。
然后用水冲洗到PH值在8-9之间即可。
用PH试纸检测。
四、阳、阴树脂的第一次再生（1）阳床第一次再生1. 阳树脂再生用3-5%的盐酸（HC1）溶液对阳树脂进行再生。
2. 阳树脂正洗用前级水（清水、RO装置的出水、或电渗析出水）正洗阳树脂至出水PH值为5-6之间，用PH试纸测试。
（2）阴床第一次再生1. 阴树脂再生用2-4%的氢氧钠（Na（OH））溶液对阴树脂进行再生。
2. 阴树脂正洗再生完毕后，用阳离子交换器出水正洗阴树脂，直至出水水质符合要求。
当正洗出水达到需求时，阴离子交换器打开出水阁，关下排阀。
投入正常运行。
注：阳离子交换器及阴离子交换器的第一次再生及投入运行，由我厂调试人员完成。
五、阳阴离子交换器再生的7个基本过程阳、阴离子交换器再生有7个基本过程，即：1，工作。
2，反洗分层。
3，阴树脂吸药水（氢氧化钠）。
4，阳树脂吸药水（盐酸）。
5，清洗阴树脂。
6，清洗阳树脂。
7，混合树脂。
现把操作程序叙述如下：1，工作。
水路流程图见图1，反渗透水经过树脂混合床由上进，自下出，生产去离子超纯水。
2，反洗分层。
反洗水路流程图见图2，由于树脂长期工作，失效。
需要进行再生，分层是再生的第一步。
是水从下进，进入交换器。
从交换器上排排出，反洗至出水澄清，一般需10-15分钟放水打开中排阀门、使阴阳树脂分层，利于再生。
软化水设备钠离子交换器标准
GB/T18300——技术要求
返回
A、交换器整机要求
工业用水软化处理的交换器设计应符合GB/T 50109的要求。交 换器设计文件至少应包括设计图样、工艺设计计算书、安装使用 说明书，设计单位应对设计文件的正确性、完整性负责。
应符合的标准
返回
•工业用自动钠离子交换器应符合GB/T18300《自 动控制钠离子交换器 技术条件》及GB/T50109 《工业用水软化除盐设计规范》中的相应要求。
•给锅炉供水的交换器出水水质应符合GB/T1576 《工业锅炉水质》中的相应要求。
温州市润新机械制造有限公司
GB/T18300——标准范围
GB/T18300——定义与术语
返回
硬度：指水中易于形成沉淀物的金属离子总浓度，通常以 水中钙、镁离子总浓度表示。
软化水 ：除掉大部分或全部钙、镁离子后的水。
离子交换树脂：采用化学合成方法制成的具有离子交换活 性基团的高分子聚合物，能与溶液中相同电性的离子相互交 换的离子交换剂。
阳离子交换树脂：指带有酸性活性基团,能与水中阳离子进 行交换的离子交换树脂。若采用钠盐再生，即为钠离子交换 树脂。
温州市润新机械制造有限公司
GB/T18300——定义与术语（续）
返回
时间启动再生的交换器：采用程序控制启动再生过程的 时间，当该时间达到设定值时，能自动启动再生过程的 交换器（简称时间控制型）。
出水硬度启动再生的交换器 ：通过硬度检测控制系统 检测交换器出水硬度，当出水硬度超出设定值时，能自 动启动再生过程的交换器（简称在线监测型）。
交换器类型的代号
交换器类型 代号
顺流再生固定床 逆流再生固定床
S
N
返回
离子交换装置简介
离子交换装置简介字体大小：大| 中| 小2006-10-21 17:08 - 阅读：1427 - 评论：0离子交换是水处理技术中最常用的一种，离子交换器是利用阴阳离子交换树脂的选择性及平衡反应原理除去水中的电解质离子的一种水处理设备，在水处理的应用方面最为广泛，特别是高纯水制取的必备设备。
离子交换是通过离子交换树脂在电解质溶液中进行的，可去除水中的各种阴、阳离子，是目前制备高纯水工艺流程中不可替代的手段。
离子交换器分为阳离子交换器、阴离子交换器等。
当原水通过离子交换柱时，水中的阳离子和水中的阴离子（HCO-等离子）与交换柱中的阳树脂的H+离子和阴树脂的OH-离子进行交换，从而达到脱盐的目的。
阳、阴混柱的不同组合可使水质达到更高的要求。
离子交换机规格表（单位：mm）型号（直径X高度）材质出水量（m3/h）￠50XX1000 有机玻璃0.2￠200X1500 有机玻璃0.3￠200X2000 有机玻璃0.5￠250X2000 有机玻璃0.7￠300X2000 有机玻璃 1.0￠400X2000 有机玻璃 2.0￠500X2000 有机玻璃 3.0￠600X2000 不锈钢衬胶 4.0￠700X2000 不锈钢衬胶 5.0￠400X3000 钢衬胶 3.0￠500X3500 钢衬胶 4.0￠600X3580 钢衬胶 5.0￠800X3760 钢衬胶8.0￠1000X3970 钢衬胶12.0?1600X4960 钢衬胶30.0可根据用户的需求，进行设计生产。
二.工作原理（1）阳离子交换器当原水进入装有H型的阳离子交换树脂的阳离子交换器，使水中含有的各种阳离子和离子交换树脂上的H+发生如下反应：Fe3+3HR-→FeR+3H+Ca2++2HR-→CaR+2H+Mg2++2HR-→MgR+2H+Na++HR-→Na+H+上述反应的结果是水中的各种阳离子（Fe3、Ca2+、Mg2+、Na+）被吸附在离子交换树脂上，而离子交换树脂上的H+，它和水中各种阴离子发生作用生成各种酸类。
哪些因素会影响离子交换器的出水量
哪些因素会影响离子交换器的出水量？
离子交换器在使用过程中，总有一些因素的产生会影响设备的出水量，从而达不到预想的效果，那这些影响离子交换器出水量的因素都有哪些呢？
一、原水浑浊：
不但影响离子交换器出力而且影响交换器周期制水量，因此增加了交换器的再生频率，加重了交换器体内工作载体的负担，影响树脂的使用寿命所以在交换器前配置一台机械过滤器来降低原水浊度。
二、注入盐水还原在生，半小时在把盐水冲淡这样起的作用：
1、会加速再生时间。
2、交换器中注入盐水叫再生，是针对阳离子交换柱而言的。
高浓度的钠离子能够替换掉树枝上的重金属离子。
半小时后冲洗掉多余的盐水是保持再生好的树脂处于工作状态。
三、出水量取决于管径和管道阻力
1、在保证离子交换达到要求的情况下，氯离子浓度越高，需要的交换时间越长或离子交换树脂的量越大。
2、交换柱的各项参数一定时氯离子含量越高，柱的交换容量越小，只有当交换柱的长度有限，交换速率赶不上出水速率时才会通过降低出水量的办法提高水中氯离子的交换铝。
影响离子交换器出水量的原因有很多种，我们大家在今后的使用过程中如果发生这些问题，需要根据相应的方法进行问题的解决，除此之外，日常的保养和清洗也是不可忽视的。
离子交换器运行周期及出水量
浅析影响离子交换器运行周期及出水量的原因杨立群刘章杰王学波（动力运输厂水车间）摘要：通过对影响离子交换器运行周期和出水量原因的分析，提出工艺改进及设备改进的方法，以提高离子交换器运行周期和出水量，减少运行费用。
关键词：离子交换器运行周期出水量1.前言水，是工业生产的命脉。
人们依据各种工业产品对水的纯度的要求，将水分为软化水、脱盐水、纯水和高纯水等四种。
在这四种水的制取过程中，离子交换法因其设备简单，造价低廉，操作方便，容易掌握，出水纯度高及供水水质安全可靠等优点而成为最常用的工业水处理方法。
使用离子交换法就离不开离子交换器，更离不开交换树脂，为此，本文对影响离子交换器运行周期及出水量的原因进行初步的探讨。
2.离子交换工艺及离子交换树脂简介现以制软水的全钠型离子交换法为例，对离子交换工艺进行阐述：原水（自来水）→机械过滤器→Na+交换器→中间水箱→中间水泵→2级Na+交换器→软水池→软水水泵→用户离子交换树脂，通常分为阳离子交换树脂及阴离子交换树脂。
它们可分别交换吸附水中的Ca2+、Mg2+、Na+、HCO3-、SO42-、CL-等阴阳离子，从而将水中的盐类（阴、阳离子）部分或全部除掉，生产出所需要的工业用水。
离子交换树脂具有物理和化学两方面的性能，物理性能方面包括：外观、形状、粒度、含水率、比重、溶胀性、溶解性、耐热性；化学性能包括酸碱性PH值对交换剂离解的影响、离子交换的选择性、对水中离子交换吸附顺序、交换容量、酸碱耗和比耗等。
由此可以看到，在离子交换法制取工业用水中，各种条件和各个因素，都会对离子交换树脂施以影响，而离子交换树脂在交换器里的工作条件则对交换效果产生很大影响，是制水过程中不可忽视的重要因素，它不仅对其工作容量和交换器出水水质产生直接影响，而且影响树脂交换容量的利用率，从而影响交换器的工作周期（亦即一个工作周期出水量）的长短，另外，再生剂的用量，也在很大程度上决定着制水的成本。
3.影响离子交换器运行周期和出水量原因浅析影响离子交换器运行周期和出水量的主要因素是：原水含盐量、交换终点的控制指标、滤速、树脂高度、水的PH值、水温、树脂的再生程度、树脂的老化程度。
离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策
离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策第26卷第3期2010年6月湖南有色金属HUNANN0NFERROUSMETALS5l离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策罗召礼(韶关冶炼厂,广东韶关512024)摘要:文章从水源水质变化大,离子交换树脂污染,再生水温低等原因导致离子交换器周期制水量下降进行分析,韶关冶炼厂热电厂采取了改善制水水源,复苏被铁离子和有机物污染的离子交换树脂及提高冬季再生水温等措施,取得了明显的效果.关键词:热电厂;离子交换器;树脂;周期制水量中圈分类号:X703文献标识码:A文章编号:1003—5540(2010)03—0051—04韶关冶炼厂热电厂的水处理系统为一级除盐水系统,水源来自动力车间沉淀池经混凝,沉淀的北江水和厂内部循环水,水处理系统有3台机械过滤器,3台阳离子交换器,3台阴离子交换器,最大设计制水量为50t/h.阳,阴离子交换树脂主要用于水的除盐处理,工作原理是将其本身具有的离子同水中同型号的离子相互交换,以净化水质.树脂失效后可以通过酸,碱进行再生,从而可以反复使用.热电厂离子交换器都是固定床,其中一套水处理系统为无顶压逆流再生,另外两套为顺流再生,自2006年以来,韶关冶炼厂开展"零排放"工程,厂内部循环水量不断加大,水离子含量迅速增大,使得工厂水处理制水系统,无法正常运行,且制水水质下降,难以达到锅炉用水要求,严重影响锅炉的安全经济运行.1存在的问题及原因分析1.1水源水质恶化近年来工厂阳,阴离子交换器周期制水量逐渐下降,且随着季节波动大,在秋,冬季节降水量减小,北江水补充水浓缩含盐量升高,阳,阴离子交换器周期制水量明显下降;尤其是2006年工厂内部循环水量加大,开展零排放工程,沉淀池水质急剧下降,水中离子含量迅速增大.电导率由原来的约230s/cm增大到近900s/cm,阳,阴离子交换树脂周期制水量由750t/t树脂下降250t/t树脂,无法正常满足离作者简介:罗召礼(1970一),男,工程师,主要从事水处理技术管理工作.子交换器运行要求,造成供水困难.工厂水处理工艺流程如图1所示.图1水处理工艺流程图1.2离子交换树脂受到铁离子和有机物污染1.2.1离子交换树脂受到铁离子严重污染铁离子对离子交换树脂的污染有三种不同的情况.1.铁离子以胶态悬浮体出现时,它会从过滤器中漏过而污染阳离子交换树脂.2.铁以二价铁离子的形式交换到树脂上,随后被氧化成三价铁离子,从而在树脂颗粒上形成凝胶状的不溶于水的铁的氢氧化物.3.铁以三价铁离子的形式交换到树脂的交换基团上,在再生过程中不能被完全除去而残留在树脂中. 工厂工业水管网已运行40多年,工业水管网都为铁管,已出现严重的腐蚀,工业水中铁离子较高, 达到500Ing/L,同时动力车间沉淀池采用聚合硫酸铁作絮凝剂进行混凝,在沉淀不完全时会出现胶态状铁离子.工厂通过对离子交换树脂的取样检查,离子交换树脂表面粘附着有棕黄杂质,树脂颜色变深,呈深棕色和黑色.将受到污染的树脂用除盐水清洗干52湖南有色金属第26卷净,在10%的食盐溶液中浸泡30rain后,再清洗干净,从中取出约二分之一的树脂样品放人试管中,随后加入2倍树脂体积的6mol/L的盐酸溶液,密闭振荡15min后,取出酸液注入另一支洗净的试管中,加入一滴饱和的硫氰化胺,生成的不透明的棕黑色,可以判断离子交换树脂受到胶态悬浮体铁和三价铁离子的严重污染.1.2.2阴离子交换树脂受到有机物污染阴离子交换树脂对有机物的吸附程度较高,尤其是强碱性阴离子交换树脂,且不易直接洗出有机物.几类阴极树脂吸附及洗出有机物程度对比情况列于表1.阴离子交换树脂受有机物污染后颜色变深,黄色或乳白色变为深棕色或黑色,出水水质变差,表现为电导率升高,漏硅量增大,pH值降低,周期制水量明显减少,再生自用水量增大.表1几类阴树脂吸附及洗出有机物程度'工厂使用的为717强碱性阴离子交换树脂,通过对阴离子交换树脂的取样检查和分析判断,树脂受到有机物污染的程度可以采用如下的方法:在试管中加入受到污染的树脂,树脂的体积约为试管体积的三分之一,用清水不断摇动洗涤3至4次,将最后一次的纯水倒去后,再加入约五分之四试管体积的10%的食盐水,保持树脂和此食盐水接触5～10 min,期间要不断地振荡试管.通过观察发现食盐水颜色呈棕色,离子交换树脂已受到有机物严重污染, 严重影响树脂交换容量.树脂受有机物污染如何判断,情况列于表2.根据多年分析离子交换树脂受有机物污染,多发生在秋冬季节,此时水中有机腐植酸较大,阴离子交换树脂颜色逐渐变深,体积变大,导致反洗困难,再生正洗水时间延长,离子交换器周期制水量下降.表2树脂受有机物污染的判断浸泡后食盐水的颜色树脂被污染程度无色淡黄色琥珀色棕色深棕色或黑色没有污染轻度污染中度污染严重污染极严重污染1.3再生液温度低,离子交换树脂活性降低研究结果表明,在动态阴离子交换过程中,硅酸氢根在树脂中的分布情况与其他阴离子有些不同, 虽然它主要被下层的阴树脂吸着,但是在最上层的树脂中也吸着有少量的硅酸氢根,即硅酸氢根在树脂中的分布区域很广.另外,在再生时,树脂中的硅酸氢根被置换出来的速度也比较慢,尤其在水温低于15℃,反映更明显.进入秋冬季,环境温度的降低,再生液温度通常小于l0℃,无法达到理想的再生要求35℃左右,降低了再生效果,增大了再生碱液的耗量.1.4再生液剂杂质含量高工厂水处理系统采用工业烧碱和自制工业硫酸作为离子交换树脂的再生剂,因再生液剂杂质含量高,再生过程中存在以下问题:(1)再生效果差,周期制水量达不到设计标准;(2)容易造成树脂污染,出水水质不良,阴床出水pH值低(仅为5.8—6.1),致使水处理系统腐蚀,补给水铁离子增大而超标.2采取的措施2.1使用水质稳定的优质水作制水水源将离子含量高且水质不稳定的沉淀池水改用为离子含量低水质较稳定的水库水作交换器制水水源,在交换器预处理过滤器前增接一水库水进水管, 将离子交换器周期制水量提高3～5倍,确保了离子交换器的正常运行.2.2对受污染的离子交换树脂进行复苏2.2.1对铁离子污染的离子交换树脂复苏对粘附着有棕黄杂质离子交换树脂进行彻底反洗,至出水清澈,将交换器内的水排放至树脂约上20em,关闭排水阀,通人压缩空气充分搅拌磨擦,使离子交换树脂上的粘附颗粒剥离,再次充分反洗,至出水清澈.将受到铁离子污染的离子交换树脂反洗干净后,采用将4%的盐酸,4%的食盐和0.08%的亚硫酸钠混合液加入铁离子污染的离子交换树脂中充分浸泡4～8h后,排出复苏液,反洗至出水清澈.NazSO3中的sO;一把w3还原成Fe2,这样就可以将三价铁离子还原成更易溶解的二价铁离子,而后者对树脂的亲合力要小于前者,且反应生成的H又能促进Fez03?H20的溶解,反应式为:s0;一+2Fe3+H20=sO;一+2Fe+2H有一点值得注意的是水中的铁离子会和有机物第3期罗召礼:离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策53 或硅形成复杂的络合物,而且这种络合物是带负电荷的,它可以通过阳离子交换树脂而污染后面的阴离子交换树脂.2.2.2对有机物污染的离子交换树脂复苏在石英砂过滤器后增加活性碳过滤器,并定期进行清洗检查,控制好进入阳离子交换器前的余氯量,化学需氧量COD小于1mol/L,防止有机腐物和水源中的余氯等进入交换器污染离子交换树脂.对于被有机物污染的离子交换树脂可以在使用碱性食盐水法处理过程中加入烧碱增加腐殖酸之类物质的溶解度,以10%NaCI与1%NaOH之比,适当加热复苏液温度40℃,此法能除去95%以上的有机物质;当严重污染时,在碱性食盐水的溶液中加入浓度小于1%双氧水或0.5%以内的次氯酸钠,来氧化腐殖酸有机物,使其分解,能达到较好的效果.2.3提高离子交换树脂再生液温度针对再生温度低对离子交换树脂再生效果的影响,热电厂在再生除盐水泵后,再生液酸,碱喷射器前加装两道蒸汽表面加热器,再生液加热系统如图2所示.当外界环境温度小于15℃,热电厂就开启再生液加热器,提高再生液温度,控制在30～40℃范围,确保了离子交换树脂在环境温度低的时候的再生效果良好.图2再生液加热系统图2.4用高纯酸碱替代工业酸碱作离子交换树脂再生剂阳离子交换树脂再生液由工厂自制工业硫酸改用为自制精硫酸;阴离子交换树脂再生液碱由工业电解液碱改用为离子膜一级液碱,提高了再生剂品质,工业烧碱和高纯烧碱(隔膜法2级)质量对比情况列于表3.用高纯酸碱替代工业酸碱对离子交换树脂进行再生,不但可延长水处理设备运行周期,降低酸碱单耗,减少废水排放量.通过试验和总结高纯酸碱在热电厂水处理系统的运用,再生剂质量的提高,增加了水处理系统出水品质和运行周期,并没有提高运行费用,为高纯酸碱在热电厂水处理工艺中的应用提供了良好的经验.表3工业烧碱和高纯烧碱(隔膜法2级)质量对比%为了防止再生剂中的杂质对树脂引起污染,除了选用优质的再生剂外,对再生剂的运输和储存过程要进行监督,对运输容器要采取防腐措施,防止铁锈,有机涂层脱落污染.3结束语树脂因各种原因,致使周期制水量下降,通过对水源,离子交换树脂受污染等情况进行分析,及时找出相关的原因并采取有效措施,取得了良好的效果. 离子交换器得到大幅提高,出水质量得到进一步改善(具体结果列于表4),同时还降低了职工的劳动强度,大大减少了酸碱再生废液的排放,确保了离子交换树脂安全经济运行,创造了良好的经济效益和社会效益.表4阳,阴离子交换器处理前后统计参考文献:[1]谢昭明,周柏清.有机物污染离子交换树脂的复苏及应用[J].华北电力技术,2000,(10):14—17.[2]李培元.火力发电厂水处理及水质控制[M].北京:中国电力出版社,2007.[3]施燮钧,王蒙聚,肖作善.热力发电厂水处理[M].北京:中国电力出版社,1996.[4]杨成栋,汪海.离子交换树脂的污染与再生[J].泰山医学院学报,2007,(6):23—25.收稿日期:2010—04一l2湖南有色金属第26卷AnalysisonReasonsfortheDeclineofIon SwitchesCycleWaterandCountermeasuresLU0Zhao—li(ShaoguanSmelter,Shaoguan512024,China)Abstract:Thepaperhasanalyzedthereasonssuchasthewaterqualitychanges,ionexchanger esinpollutionand lowtemperatureofrecycledwaterwhichcausedthedeclineofionswitchescyclewater.Shaog uanSmelterhas adoptedthecountermeasuressuchasimprovingthesystemofwaterquality,recoveryingthee xchangeresinpollut—edbyironandorganic,andimprovingtheregenerationwatertemperature,whichachievedob viousresults.Keywords:thermalpowerplant;ionexchange;resin;cycleofwater(上接第24页)表l3弱磁选一强磁选全开路试验结果%表13试验结果表明:采用弱磁选回收强磁性铁矿物,然后用强磁选回收弱磁性铁矿物,可以获得的试验指标为:弱磁选铁精矿产率为20.81%,含铁67.42%,铁回收率为46.50%;强磁选铁精矿产率为15.50%,含铁59.71%,铁回收率为30.68%.铁总回收率为77.18%.3结语1.矿石主要的金属矿物是磁铁矿,赤铁矿,褐铁矿,其他金属矿物甚微.脉石矿物主要是石英,绢云母(包括白云母)等,其次为少量的绿泥石,黑云母,角闪石,粘土矿物等.铁矿物是本研究的主要回收对象.2.铁主要赋存于磁铁矿,赤铁矿中,少量赋存于褐铁矿中,这三部分铁约占94.26%,影响铁选矿回收的主要因素是铁矿物嵌布粒度细微.3.对该铁矿石的处理,探索了弱磁选一强磁选,弱磁选一浮选,弱磁选～强磁选一浮选,脱泥一反浮选四种流程方案.试验结果表明:采用弱磁选一强磁选工艺流程处理该铁矿石较为经济合理.4.弱磁选一强磁选试验结果为:铁精矿1产率为30.23%,含铁65.03%,铁回收率为65.16%;铁精矿2产率为6.08%,含铁59.64%,铁回收率为12.02%;铁总回收率为77.18%.收稿日期:2010一O1—20 SomeIronBodyMineralProcessMineralogy andMineralBeneficiationExperimentalResearchZHUYi—min,WEIHua—ZU,WANGJian—xiong0HunanResearchInstituteofNonferrousMetals,Changsha410015,China)Abstract:Thispaperintroducesironbodymineralprocessmineralogyandmineralbeneficiat ionexperimentalre-searchinsomeplace.Theresultsshowthatusingaweakmagneticseparation--strongmagneti cseparationtestingproceduresfromthesampleswhichcontain30.17%Fetoobtainaweakmagneticironrefined mineralrateof20.81%,Fe67.42%,ironrecoveryrateof46.50%;Strongmagneticironrefinedmineralrateo f15.50%.Fe59.71%,ironrecoveryrateof30.68%.Theoverallrecoveryrateofironis77.18%. Keywords:iron;weakmagneticseparat;strongmagneticseparation。
钠离子交换器
一、钠离子交换器的定义钠离子交换器即软化器是用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水的离子交换器。
组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。
髙硬度饮用水的软化、生活热水原水的软化、生活直饮水装置的预处理、锅炉用水及各类换热器补充水的软化、以及空调系统循环冷却水的软化处理等。
二、钠离子交换器再生操作步骤：小反洗（反洗压脂层）①开启反洗水泵，检查水泵运转正常后缓慢开启中排进水阀门，打开排空阀门，待排空阀门有水正常流出后予以关闭，逐步打开反洗出水阀门，控制进水流量为10-15n? /h左右，注意观察仪表读数，注意观察树脂在第三视窗范围内波动，反洗时间约5-10分钟左右，检查反洗排水无杂质、污物后停止反洗，关闭中排进水阀门及反洗出水阀门；在反洗过程中注意不能从反洗排水门中发现树脂，发现树脂后及时调整反洗水量避免跑树脂。
②进盐液：将工业盐按照比例（1吨盐和8方水）使其在在浓盐池中充分溶解，开启浓盐池底部的连通阀，将浓盐水放入稀盐池内，将稀盐池内的盐液浓度控制在10. 5-11.5%,检查盐过滤器的出水阀门、进水阀门处于开启状态，开启盐液泵向盐计量箱补充再生液盐水。
检查盐喷射器进水阀门处于关闭状态，开启反洗水泵检查水泵运转正常，缓慢开启盐喷射器的进水阀门控制喷射液的流量为15-20m3 /h,再生液的浓度在4-5%,开启进盐水阀门，开启中排排水阀门，进盐液一段时间后从中排排水管取样处（尚未安装）取样化验排水的总硬度，当排水的总硬度值与进水的总硬度值接近时，此时可判断树脂再生完毕，停止盐液泵运行；继续通过盐喷射器向钠离子交换器内部进清水10疗左右，停止反洗水泵运行，关闭交换器进盐水阀门、中排排水阀。
③小正洗：检查各方面无异常后开启运行水泵，检查水泵运行正常，开启运行进水阀H,排空阀门，待排空阀门有水正常流出后予以关闭，开启中排排水阀门，开始小正洗，排水流量为30n? /h,时间约5T0分钟后无白色泡沫流出，关闭中排排污阀门。
离子交换器周期制水量下降的原因和策略分析
离子交换器周期制水量下降的原因和策略分析针对离子交换器周期制水量下降的问题，通过对离子交换器运行原理的研究，总结水源水质降低、铁离子污染离子交换树脂、有机物污染阴离子交换树脂三点原因，并且提出改善原水工艺、筛分补充破碎树脂、有效分离混淆树脂三点策略，有效提高离子交换器制水量。
标签：离子交换器;周期制水量;硬水软化;水处理离子交换器作为水处理的关键装置，主要作用是硬水软化，除去水中的阴阳离子，是热电厂在生产过程中必不可少的设备。
综合考虑离子交换器的运行，发现经常出现周期制水量下降的问题，一定程度上影响了离子交换器运行效率，增加了运行成本。
同时不利于热电厂的安全生产。
所以，分析离子交换器周期制制水量下降的原因，总结针对性解决策略非常重要。
一、离子交换器运行原理离子交换器的运行是在离子交换的基础上实现，交换过程中离子交换树脂当做吸附剂，溶液内部的待分离组分按照电荷之间的差异，在库仑力作用下吸附于树脂，选择洗脱剂洗脱吸附质并且进行再生处理，以此完成分离操作[1]。
二、离子交换器周期制水量下降的原因（一）水源水质降低一般情况下化学工区水源在不同的季节，水质也会出现变化，如果遇到暴雨、降雪等恶劣天气，必然会导致水源水质降低。
水源预处理不到位，化学工区反应器内部的生水中存在大量泥沙，不仅降低水质，还会增加水内的离子含量，快速提高电导率，使得阴阳离子交换器负荷短时间内提高，随之制水量下降。
（二）铁离子污染离子交换器内部的酸性阳树脂，会在设备运行过程中吸附水内的所有阳离子，吸附顺序如下：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+[2]。
由此一来，可以确定水中Na这一金属离子所呈现出来的被吸附性最低。
因此，离子交换过程中，树脂层所有离子吸附层不断开始下移，H+必然会被其他阳离子所置换，如果保护层穿透，位于最下层的Na+最先泄露，所以阳离子交换器失效性的监督标准为“漏钠”。
铁离子本身会对离子交换树脂造成污染，主要可以总结为三个条件：第一，铁离子通过胶体悬浮物的形式存在，通过过滤器进入到阳离子交换器中，对阳离子交换树脂造成污染;第二，铁利用二价铁离子这一形式被交换于树脂，在氧化作用下转变为三价铁离子，位于树脂颗粒之上会以凝胶状态的氢氧化物存在，且该氢氧化物不溶于水;第三，铁通过三价铁离子这一形式被交换至树脂交换基团，再生期间因为无法完全去除，所以会有一部分残留于树脂内。
离子交换器的设计计算
离子交换器的设计计算1、交换器直径：F=Q/(T×N×V）F---交换器截面积（m2）；Q---产水量(T/D);T---工作时间（H/D）N---交换器台数；V-交换流速(M/H).2、交换器高度: H=Hp+Hr+Hs+Ht（米）Hp---交换器下部排水高度，一般为0.3—0.7m;Hr---交换剂层高度，一般在1.0—2.0之间选择。
Hs---反洗膨胀高度,树脂层高50%左右。
Ht---顶部封头高度。
3、交换器连续工作时间：t=V r×Eg/《q×(H1-H2)》 (小时)V r---交换剂体积；q---交换器流量；Eg---交换剂的工作交换容量，一般阳树脂取1000mol/m3。
H1---原水中硬度，mmol/L.H2---出水残留硬度，mmol/L.4、再生剂用量：G z=V r×Eg×Bz/（1000×ε）Gz---再生剂用量；Bz---再生剂实际耗率，g/mol.ε---再生剂纯度，对NaCL,可取0.95。
常用再生剂的实际耗率顺流再生逆流再生再生剂：NaCL ;HCL NaCL ; HCL耗率：120-150 ;60-90 70-90; 30-60混合离子交换器设计计算：Q=3.14R2×VQ--混床的处理能力；单位m3/hR--混床的半径;单位mV--过滤流速，一般普通混床20-30m3/h精致混床30-40m3/h抛光混床40-60m3/h取石英砂10-12m/h；V=3.14R2×H×1000V--树脂的体积；单位kgR--混床的半径;单位mH--树脂的有效高度；单位m注：树脂总装高不小于1m阴阳离子交换树脂比例（阳：阴=1:1.3-2）混床的再生周期：阳树脂再生周期=（单台阳树脂体积/阳树脂工作交换容量）/(工作设备数量）/（阳离子含量）阴树脂再生周期=（单台阴树脂体积/阴树脂工作交换容量）/(工作设备数量）/（阴离子含量）阴阳树脂的再生周期中取较小值作为混床的再生周期水管管径和流量的关系：Q=3.14×(D/2)2×V×3600Q--流量；m3/hD--管道内径；mV--水在管中的流速;m/s无压力是V取1.5m/s；有泵提供压力时V取2.5m/s交换器再生条件的计算：1）利用计量箱液位差进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 计量箱截面积×计量箱液位差×30%浓度再生剂密度2）利用再生剂流量进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 再生剂流量×进再生剂时间×30%浓度再生剂密度3）利用再生液的浓度进行计算耗用30%浓度再生剂重量 = 喷射器工作水流量×再生液浓度÷30%×进再生剂时间再生液浓度的计算方法主要有：1）用计量箱液位下降速度进行计算再生液浓度（%）= 液位下降高度（m）×计量箱截面积（m2）×再生剂密度×30%÷喷射器工作水流量（m3/h）×102）用再生剂流量计进行计算再生液浓度（%）= 再生剂流量（m3/h）×30%×密度÷喷射器工作水流量（m3/h）×10现场交换器再生条件的确定1，阳床再生条件1）阳床再生用酸量的计算① 阳床正常再生时耗用浓度为30%的盐酸重量的计算用酸重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×36.5×再生剂比耗÷0.3÷1000000= 3.2m3×1200 mol/m3×36.5g/mol×1.25÷0.3÷1000000 = 0.58（吨）② 阳床大反洗后再生周期耗用浓度为30%的盐酸重量的计算用酸重量= 2×正常再生用酸量= 2×0.58 = 1.16吨采用1.2吨2）阳床的进酸时间的计算① 阳床正常再生时再生液浓度 = 3.5%再生时工作水流量 = 7.2m3/h按再生液浓度 = 3. 5%计算，浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×3.5%÷0.3 = 0.84吨/小时阳床再生总进酸重 = 0.58吨总进酸时间= 0.58÷0. 84×60 = 41分钟在固定进酸量为0.58吨时，当采用不同再生液浓度时的进酸时间也应作必要的调整：实测浓度 % 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 进酸时间分钟 45 44 43 41 40 每分钟进酸量顿 0.013 0.013 0.0135 0.014 0.0145② 阳床大反洗后周期再生液浓度 = 5%再生工作水流量 = 7.2m3/h按再生液浓度 = 5%计算，浓度为30%的盐酸的流量= 7.2×5%÷0.3 = 1.20吨/小时阳床大反洗后周期再生总进酸重 = 1.2吨总进酸时间= 1.2÷1.2×60 = 60分钟不同再生液浓度时的进酸时间调整为：实测浓度 % 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 进酸时间分钟 67 65 64 63 61 60 每分钟进酸量顿 0.018 0.0185 0.019 0.019 0.02 0.02 2，阴床再生条件1）阴床的用碱量计算阴床内弱碱树脂及强碱树脂的总体积 = 4.8m3阴床弱碱树脂及强碱树脂的平均工交容量设定为700mol/m3总用碱重量 = 树脂体积×树脂平均工交容量×40×再生剂比耗÷0.3÷1000000= 4.8m3×700 mol/m3×40g/mol×1.20÷0.3÷1000000 = 0.54（吨）2）阴床根据再生液浓度计算两步进碱的时间① 阴床悬浮进碱时间计算悬浮进碱的再生液浓度设定 = 1.2%工作水流量 = 6m3/h按再生液浓度 = 1.2%计算，浓度为30%的液碱的流量= 6×1.2%÷0.3 = 0.24吨/小时悬浮进碱时间按60分钟计算悬浮进碱重量 = 0. 24 吨进碱时间按再生液浓度的调整为：实测浓度 % 1.0 1.1 1.2 1.3进碱时间分钟 72 65 60 55每分钟进碱量吨0.003 0.004 0.004 0.0045② 阴床逆流进碱时间的计算逆流进碱再生液浓度设定为2.6%工作水流量 = 6m3/h按再生液浓度 = 2.6%计算，浓度为30%的液碱的流量= 6×2.6%÷0.3 = 0.52吨/小时逆流进碱重量 = 总碱量－悬浮进碱时已进的碱液重量 = 0.54－0.24 = 0.30吨逆流进碱时间= 0.30÷0.52×60 = 35分钟进碱时间按再生液浓度的调整为：实测浓度 % 2.3 2.4 2.5 2.6进碱时间分钟 39 38 36 35每分钟进碱量吨 0.008 0.008 0.0085 0.0085。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
浅析影响离子交换器运行周期及出水量的原因
杨立群刘章杰王学波（动力运输厂水车间）
摘要：通过对影响离子交换器运行周期和出水量原因的分析，提出工艺改进及设备改进的方法，以提高离子交换器运行周期和出水量，减少运行费用。
关键词：离子交换器运行周期出水量
1.前言
水，是工业生产的命脉。
人们依据各种工业产品对水的纯度的要求，将水分为软化水、脱盐水、纯水和高纯水等四种。
在这四种水的制取过程中，离子交换法因其设备简单，造价低廉，操作方便，容易掌握，出水纯度高及供水水质安全可靠等优点而成为最常用的工业水处理方法。
使用离子交换法就离不开离子交换器，更离不开交换树脂，为此，本文对影响离子交换器运行周期及出水量的原因进行初步的探讨。
2.离子交换工艺及离子交换树脂简介
现以制软水的全钠型离子交换法为例，对离子交换工艺进行阐述：
原水（自来水）→机械过滤器→Na+交换器→中间水箱→中间水泵→2级Na+交换器→软水池→软水水泵→用户
离子交换树脂，通常分为阳离子交换树脂及阴离子交换树脂。
它们可分别交换吸附水中的Ca2+、Mg2+、Na+、HCO3-、SO42-、CL-等阴阳离子，从而将水中的盐类（阴、阳离子）部分或全部除掉，生产出所需要的工业用水。
离子交换树脂具有物理和化学两方面的性能，物理性能方面包括：外观、形状、粒度、含水率、比重、溶胀性、溶解性、耐热性；化学性能包括酸碱性PH值对交换剂离解的影响、离子交换的选择性、对水中离子交换吸附顺序、交换容量、酸碱耗和比耗等。
由此可以看到，在离子交换法制取工业用水中，各种条件和各个因素，都会对离子交换树脂施以影响，而离子交换树脂在交换器里的工作条件则对交换效果产生很大影响，是制水过程中不可忽视的重要因素，它不仅对其工作容量和交换器出水水质产生直接影响，而且影响树脂交换容量的利用率，从而影响交换器的工作周期（亦即一个工作周期出水量）的长短，另外，再生剂的用量，也在很大程度上决定着制水的成本。
3.影响离子交换器运行周期和出水量原因浅析
影响离子交换器运行周期和出水量的主要因素是：原水含盐量、交换终点的控制指标、滤速、树脂高度、水的PH值、水温、树脂的再生程度、树脂的老化程度。
3.1原水含盐量
在一定的树脂高度及滤速范围内，原水中含盐量愈高，则出水水质愈低。
原水中含盐量愈多，树脂工作交换量愈大，反之，则愈小。
这主要是由于水中离子浓度较大时，增加了水中离子与树脂接触扩散和交换机率的缘故。
故针对此，应根据不同地域不同的原水进行处理，比如南方水多杂质，需要前面加过滤器，而北方水质硬度较高，就需要进行软化处理，这样，就可提高和延长离子交换器的运行周期和出水量等。
3.2交换终点的控制指标
交换终点的控制指标要求越高，即水质愈好，则离子交换器的出水周期愈长，且单位时间内的出水量愈少。
反之，则愈多。
这又就要求我们应根据工厂现场的实际用水情况制定最合理、最经济的交换控制指标。
这样能既直接又经济迅速达到缩短离子交换出水周期和提高出水量的目的。
3.3滤速
原水在离子交换器中的过滤速度也是影响离子交换器出水周期和出水量的原因之一。
原水的流速越大，则其经交换的出水量越低。
这就要求我们针对不同水质采取不同对策，如硬度高的原水，则过滤速度相应降低，而低硬度的原水则可相应增加其滤速。
另外，原水流经离子交换器的过水断面越均匀，则其工作交换量越大。
不论何种硬度原水，一定要保证其过水的流速均匀，这样就会大大提高离子交换器的出水周期和出水量。
影响其过水断面不均匀的原因主要是交换器结构不合理和破碎的离子交换树脂增多造成的。
鉴于此，要求我们在离子交换器的选择及其结构上一定要合理，以保证过水断面的均匀。
再就是按照规定定期地对离子交换器进行大反洗，在大反洗时，把破碎的树脂洗出来，并可以防止树脂板结，使其重新按重力进行排列，以利离子交换器的出水周期和出水量的增加。
3.4树脂层的高度
从理论上说，树脂层越高则其交换量越大。
但树脂层太高的话，出水的水量和流速都受到影响还易使树脂板结。
因此，应根据具体的用水量的不同来确定出离子交换器的直径和高度，从而确定树脂层的高度。
另外，在日常生产中，要注意树脂层的高低变化，及时地补充离子交换树脂，确保其有效交换树脂层的高度，保持其最佳最合理的工作树脂层高度。
3.5原水的PH值
原水的PH值对离子交换器的出水周期和出水量也有相当的影响。
PH值降低则抑制阳离子树脂交换基的离解；PH值增高则抑制阴离子树脂交换基的离解，因此保持原水水质PH值的稳定，对离子交换器的出水量具有相当的意义。
3.6原水的水温
原水的水温过高或过低时，离子交换树脂的强度和交换容量都会受到影响。
单以耐热性能来看，阳离子交换树脂大于阴离子交换树脂；钠盐离子交换树脂大于盐型离子交换树脂也大于游离酸（碱）型离子交换树脂。
在一定范围内，原水水温的升高会增加离子交换器的出水周期和出水量及提高离子交换器的出水质量。
这就是一般来说夏天天热时离子交换器的出水周期和出水量比冬天天冷时要多些的原因。
水温一般以20ºC-25ºC为宜，最高不应超出40ºC。
3.7树脂的再生程度
树脂的再生程度是运行过程中最为重要的一点，离子交换树脂再生程度的好坏直接决定了这个离子交换器本轮次的使用周期和出水量的多少。
再生方式也有多种，最常用的是逆流再生方式，在这个方式里，影响离子交换树脂再生程度的因素仍然有很多，主要是再生剂浓度、再生剂的用量、再生剂的流速、再生剂的纯度和再生剂的温度等等。
3.7.1再生剂的浓度
离子交换树脂的交换容量会随着再生剂浓度的增加而提高。
但实际上，再生剂浓度的提高，只
是在一定范围内才能使再生程度提高。
当再生剂浓度超过一定范围时，会使离子交换树脂的破碎率增加并使树脂的再生程度下降。
3.7.2再生剂的用量
再生剂的利用率不会是100%，而是约50%。
再生剂的实际用量应是理论用量的二倍左右，即使如此，离子交换树脂的再生程度也只有60%-80%，一般来说，再生剂用量愈大，树脂的再生程度愈高，再生交换量接近于全交换器量。
但这种关系非直线上升，当再生剂的用量达到理论用量的4倍后，再生程度的变化趋于平稳。
如果想以再增加再生剂的用量进一步提高再生程度，在经济上是不可取的。
3.7.3再生剂的流速
再生时，控制适当流速以使离子交换反应进行得比较充分。
适当地加快流速有利于扩散，但流速太大时，离子交换进行得不充分，使再生效率降低；但流速过小，不仅增加了再生操作时间，使离子扩散速度减慢，且容易造成再生剂偏流。
反应会逆向移动。
从而影响离子交换树脂再生程度的提高。
3.7.4再生剂的纯度
再生剂的纯度对离子交换树脂的再生程度和再生后离子交换器的出水周期出水量、出水水质都有直接影响，再生剂纯度越高则再生程度越好，出水周期也会越长；再生剂不纯，杂质越高，则再生效果就越差。
3.7.5再生剂的温度
高温再生比常温再生离子交换树脂的平均再生程度提高约7%，再生剂用量可节约五分之二左右，由此可见再生剂温度对树脂再生程度的影响也不可忽视。
如果把再生剂的温度控制在30ºC-40ºC，不但可提高树脂的再生程度，而且对清除树脂中的杂质也有明显的效果。
3.8树脂的老化程度
树脂的老化程度在内因上决定了离子交换器的出水周期和出水量。
随着再生次数的增加，会使离子交换树脂的破碎率增加，使其老化程度也随之增加，这都将影响离子交换器的出水周期和出水量，所以，当树脂老化到一定程度，再生也不能恢复其交换能力时，就应更换离子交换树脂以保证出水水质和出水周期。
4.工艺改进及设备改进建议
通过对以上影响因素的分析，笔者建议只要在以下几个方面对工艺和设备进行改进，则会使离子交换器的出水周期和出水量具有稳定的提升。
4.1溶解再生剂NaCL时，最好用软水，稀释HCL、NaOH时，最好用纯水，以提高再
生剂的纯度。
4.2在再生管道上增加换热器，提高再生剂的温度。
4.3在再生管道上增加流量流速表，准确掌握最佳的再生速度，实现数字化管理。
4.4定期对交换树脂进行取样分析，准确掌握和了解树脂的老化程度，交换容量，以便
及时淘汰老化树脂，补充新树脂，保证离子交换器的运行周期和出水量。