離子交換樹(shù)脂用于飲用水深度處理
2018-08-29 06:54:47
admin 
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離子交換法是水的軟化和除鹽處理最常使用的基本技術(shù)。具有處理程度高、出水水質(zhì)好、技術(shù)成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單、管理方便、價(jià)格適宜等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。
離子交換法是水的軟化和除鹽處理最常使用的基本技術(shù)。具有處理程度高、出水水質(zhì)好、技術(shù)成熟、設(shè)備簡(jiǎn)單、管理方便、價(jià)格適宜等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。在生活飲用水的處理中，離子交換技術(shù)主要用于以高硬度地下水為水源水的生活飲用水軟化處理，也可以用于高含鹽量水源水的生活飲用水除鹽處理，但不如反滲透法或電滲析法經(jīng)濟(jì)。下面詳細(xì)介紹離子交換樹(shù)脂的原理和在飲用水深度處理的應(yīng)用。
一、 離子交換法的基本原理
① 離子交換樹(shù)脂
離子交換樹(shù)脂具有離子交換能力，水處理中所使用的離子交換劑有：離子交換樹(shù)脂、磺化煤、鈉沸石等。
離子交換樹(shù)脂由樹(shù)脂母體（骨架）和交換基團(tuán)構(gòu)成。離子交換樹(shù)脂在生成過(guò)程中先采用凝膠法生成樹(shù)脂母體小球。樹(shù)脂母體小球?yàn)榫哂锌臻g網(wǎng)架多孔結(jié)構(gòu)的高分子聚合物的小球。例如苯乙烯系樹(shù)脂小球。樹(shù)脂小球上再引入不同的交換基團(tuán)，使其具有交換功能，成為離子交換樹(shù)脂。例如：苯乙烯系樹(shù)脂小球在濃硫酸中加熱到100℃，以1％硫酸銀為催化劑，把聚乙烯樹(shù)脂苯環(huán)上的部分H+ 置換為磺酸基團(tuán)（—RO3H），就得到強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。在苯乙烯系樹(shù)脂上加入季氨基，則得到強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂。
② 離子交換軟化的基本原理
離子交換軟化除鹽的基本原理是：用Na型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中的Na+ 交換去除水中的Ca2+、Mg2+ 硬度，飽和的樹(shù)脂再用5％～8％的食鹽NaCI溶液再生。原水經(jīng)過(guò)樹(shù)脂的軟化，水中的致硬離子Ca2+、Mg2+ 被全部去除，替換成非致硬的Na+ 離子，但是處理后水的含鹽量（以mol為單位）沒(méi)有降低。
③ 離子交換除鹽的基本原理
先用H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中的H+ 交換去除水中的所有金屬陽(yáng)離子（以符號(hào)Mm+代表），飽和的樹(shù)脂用3％～4％的鹽酸HCI溶液再生。再用OH型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂中的OH- 交換去除水中的除OH- 外的所有陰離子（以符號(hào)Nn-代表），飽和的樹(shù)脂用2％～4％的NaOH溶液再生。最后所產(chǎn)生的H+ 與OH-合并為水分子。原水經(jīng)過(guò)離子交換除鹽處理后，水中的各種離子都被去除掉了。
二、離子交換再生
① 鹽液再生系統(tǒng)
鹽液再生系統(tǒng)用于Na型陽(yáng)離子交換器的再生，以鹽（NaCI）作為再生劑。飽和鹽液濃度約為23％～26％，樹(shù)脂再生液中NaCI的濃度控制5％～8％。
② 酸液再生系統(tǒng)
陽(yáng)離子交換樹(shù)脂要作酸再生，可以用鹽酸或硫酸。鹽酸應(yīng)稀釋為3％～4％送入離子交換柱中。用硫酸作再生劑時(shí)，因硫酸的濃度高（96％左右），用量少，并且由于碳鋼耐濃硫酸，可以直接用碳鋼容器存放，防腐問(wèn)題小。但對(duì)再生液的配置濃度必須嚴(yán)格控制，否則會(huì)在樹(shù)脂中產(chǎn)生CaSO4沉淀析出物。在實(shí)際生產(chǎn)中，多采用分步再生法，即先用低濃度高流速的硫酸再生液再生，然后逐步提高硫酸濃度，降低流速。再生液的濃度視原水中Ca2+ 的含量和所占水中陽(yáng)離子的比例，計(jì)算或調(diào)試確定。
③ 堿液再生系統(tǒng)
陰離子交換樹(shù)脂的再生劑為燒堿，即氫氧化鈉。
氫氧化鈉產(chǎn)品有固體和液體兩種，液體濃度為30％～40％，使用較為方便，其再生系統(tǒng)與設(shè)備鹽酸再生系統(tǒng)相同。為了提高陰離子樹(shù)脂的再生效果，再生時(shí)多對(duì)堿液加熱使用（在噴射器后用蒸汽加熱）。若采用固體燒堿（NaOH含量95％以上），則先將其溶解成30％～40%的堿液后再用。
三、樹(shù)脂的預(yù)處理
在離子交換樹(shù)脂的工業(yè)產(chǎn)品中，常含有少量的有機(jī)低聚物及一些無(wú)機(jī)雜質(zhì)。在使用初期會(huì)逐漸溶解釋放，影響出水水質(zhì)或產(chǎn)品質(zhì)量。因此，新樹(shù)脂在使用前必須進(jìn)行預(yù)處理，具體方法如下：
1、樹(shù)脂裝入交換器后，用潔凈水反洗樹(shù)脂層，展開(kāi)率為50%～70%直至出水清洗、無(wú)氣味、無(wú)細(xì)碎樹(shù)脂為止。
2、用約2倍樹(shù)脂體積的4%～5% HCI溶液，以2m/h的流速通過(guò)樹(shù)脂層。全部通入后，浸泡4～8小時(shí)，排去酸液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速為10～20m/h。
3、用約2倍樹(shù)脂體積的2%～5% NaOH溶液，按上面進(jìn)HCI溶液的方法通入和浸泡，排去堿液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速同上。酸、堿溶液若能重復(fù)進(jìn)行2～3次，則效果更佳。經(jīng)預(yù)處理后的樹(shù)脂，在第一次投入運(yùn)行時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加再生劑用量，以保證樹(shù)脂獲得充分的再生。
長(zhǎng)期停用而放置在交換器內(nèi)的樹(shù)脂，為防止微生物（如藻類(lèi)、細(xì)菌等）對(duì)樹(shù)脂的不可逆污染，樹(shù)脂在停用前須徹底反洗，以除去運(yùn)行時(shí)積聚的懸浮物質(zhì)，并注意定期沖洗和換水。
以上從樹(shù)脂的離子交換法的基本原理、離子交換再生、預(yù)處理三個(gè)方面介紹了樹(shù)脂在飲用水方面的應(yīng)用，讓大家對(duì)離子交換技術(shù)有了更多了解，新樹(shù)脂在使用前的預(yù)處理也是極其重要的，這些方法可幫助大家正確處理樹(shù)脂，更有效的延長(zhǎng)樹(shù)脂使用壽命。
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