钠离子交换软化

钠离子交换软化

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1.离子交换水处理

• 原水进入锅炉之前，通过与交换剂的离子交换反应，除去水中的离子态杂质 • 降低硬度和碱度，以达到锅炉用水的水质要求

离子交换剂

具有离子交换性能的物质。遇水时将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换

由阳离子和复合阴离子根两部分组成，后者是一种不溶于水的高分子化合物 NaR ——钠离子交换剂、HR ——氢离子交换剂 R ——复合阴离子根

反应时，复合阴离子根是稳定的组成部分，阳离子和水中的钙、镁等离子互相交换 常用的离子交换剂为磺化煤和合成树脂 2.钠离子交换软化原理

• 对供热锅炉用水，钠离子交换处理用得最多。处理后的水质特点： • 达到了除硬目的——原水中的钙、镁盐类变成了钠盐

• 达不到除碱目的——原重碳酸盐碱度(暂时硬度)转变为钠盐碱度，且摩尔数相等

• 出水含盐量稍有增加——Na+的摩尔质量略高于0.5 Ca2+ 、 0.5 Mg2+

3.交换剂失效

2NaCl R M Cl M 2NaR SO Na R M SO M

2NaR 2NaCl

CaR CaCl 2NaR SO Na CaR CaSO 2NaR 2NaHCO R M )(HCO M 2NaR 2NaHCO CaR )Ca(HCO 2NaR 22422422422432233

223+=++=++=++=++=++=+g g g g g g 作用：

与原水中非碳酸盐硬度用：与原水中碳酸盐硬度作

• 运行一段时间后，离子交换剂上的钠离子大部分转为钙、镁型，出水硬度增高 •

交换剂的工作能力E g

• 将出水硬度达到软化水保证硬度作为交换剂失效标志，按此计算1m3湿态

离子交换剂的软化能力。 mol ／m3 或mmol ／L

1m3交换剂能软化钙镁离子的摩尔数↑

交换剂还原（再生）

• 失效后的钠离子交换剂用浓度为

5～8％的食盐(NaCl)溶液进行还原

• 理论上还原1mol 钙镁硬度需NaCl

117g 。在供热锅炉房还原1mol 钙镁硬度一般采用140～200g NaCl

4.固定床钠离子交换设备及其运行

• 固定床离子交换

• 运行中离子交换剂层固定不动，原水由上而下不断地通过交换剂层，完成反

应过程

• 四个步骤

• 交换(软化)、反洗、还原(再生)、正洗

• 按再生运行的方式分

• 逆流再生、顺流再生

1.顺流式再生

• 交换时原水和再生时还原液都由上向下流动 （1）钠离子交换器结构

• 由交换器本体、进水装置、排水装置、再生液分配装置、排气管、反洗管、

阀门等组成

• 常用规格有φ500、750、1000、1200、1500及2000；交换器层高1.5、2、

2.5m

2

22

2Cl

M 2NaR 2NaCl R M CaCl

2NaR 2NaCl CaR g g +=++=+

(2)顺流再生离子交换器运行

•运行循环

•交换

•反洗

•再生

•正洗

交换

•当正洗出水质量符合要求时，即可投入软化运行

•关闭下部排水阀或去反洗水箱的阀门，开启软水出水阀，向外供水

•水流速度随原水硬度变化

•用树脂作为交换剂，流速一般为15～20m／h

反洗

•当交换剂失效后，停止软化，用一定压力的原水自下而上通过交换剂层，进行反洗•作用

•松动离子交换剂层

•清除交换剂层中的悬浮物、破碎的交换剂和积存在层中的气泡——交换运行中，交换剂上层还起着过滤作用

•操作顺序

•开启反洗进水阀和上部排水阀，进行反洗至出水澄清为止

•关闭反洗进水阀和上部排水阀

•反洗流速为11～18m／h；反洗时间10～15min

•再生将失效的交换剂与再生液进行还原反应，使其恢复到具有交换能力的过程•再生顺序

•开启进再生液阀和下部排水阀

•将配置好的再生液送入交换器上部，以4～8m／h的流速自上而下通过交换剂层

•待经计算量的再生液（浓度以5～8％为宜）全部进入交换器后，关闭进再生液阀

•优点——装置简单和操作方便

•缺点——下面的交换剂再生效果不理想

•盐液中反离子浓度越来越大，促使还原反应很难进行

正洗

•用清水对再生后的交换剂自上而下进行冲洗（冲洗水流方向与运行交换时水流方向一致）

•作用

•将再生好的交换剂层内的残留再生液和再生产物清除掉，以确保出水质量•正洗顺序

•开启进水阀，清水从交换器上部进入，以6～8m／h流速自上而下冲洗交换剂层，由下部排水阀排走，时间为30～40min

•为节约用水，在正洗后期关闭排水阀，并将正洗水回收至反洗水箱，作为下一周期的反洗用水

2 逆流式再生

•盐液流向和水软化流向相反——底部交换剂再生程度高

•盐耗低——含反离子较多的盐液对上层失效程度大的交换剂仍能起到较好的再生作用，盐液充分利用

•交换剂工作容量提高——上层交换剂先与硬度高的原水接触，能充分利用

•出水残留硬度低——底部交换反应能持续进行

•节水——废液量少而浓度低，小反洗和正洗水量少

•乱层现象

•中间排水装置；压实层；顶压；低流速

逆流再生离子交换的运行

•软化

•小反洗

•排水

•顶压

•进再生液

•逆流冲洗

•小正洗

•正洗

•大反洗

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