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  • 离子交换设备
  • 发布时间:2014-07-23  来源:本站
  •   离子交换设备
      离子交换是水处理技术中最常用的一种水处理设备,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。
      设备形式:采用多孔板上装设宝塔式ABS型滤水帽,或之母管形式,较大直接设备有多孔板上装滤帽和砂垫层两种形式,多孔板材按设备规格不同而异,一般DN500~DN600型用硬聚氯乙烯制作,DN800~DN3200型采用钢衬胶。另外,在交换器下部排水帽出,树脂面处及最大反洗膨胀高度处各设视镜一个,用以观察体内工况。筒体上部设树脂输入口,在筒体下部近多孔板处设树脂卸出口。树脂的输入和卸出均可采用水力输送。
      1、双流式弱酸氢离子交换器
      双流式弱酸离子交换器可以直接用于电站循环水等冷却用水的降碱软化处理,或与强酸氢离子交换器串联用于化学除盐水处理的降耗治废。
      2、无顶压逆流再生阳(阴)离子交换器
      2.1本产品是目前离子交换器中先进而又实用的产品,它将原来固定床顺流再生工艺改为逆流再生,并按无顶压再生进行设计,不但节约了再生过程的酸(碱)耗,而且省略了气顶的气源。
      阳(阴)离子交换器是用于天然水预处理后得到进一步纯化的设备,当进口水质含盐总量在5毫克当量/升以下时,将阳(阴)离子交换器串联成一级复合床使用,则出水的含盐量可降至1.0毫克当量升/以下,SiO32-<0.1毫克/升,导电度≤10微姆/厘米,此类纯水广泛用于中压锅炉、电子、医药、造纸、化工和石油工业部门。
      2.2结构简述:
      (1)再生装置:
      阳(阴)离子交换器再生液酸(碱)均由下部排水多孔板的排水帽进入,再生液通过速度仍用5米/小时计算,虽取消了上部顶压设施,同于采用了无压法,仍可保持树脂不乱层。
      (2)中排装置
      中排装置设置在阳(阴)树脂和压脂层(250)毫米分界面上,用于排泄再生时废酸(碱)液和冲洗液,型式为支管母管式,支管为加强型T型绕丝管。材质均为316L。
      (3)排水装置:
      均采用多孔板上装设宝塔式ABS型排水帽或316L水帽,多孔板材质按设备规格不同而异,[JC(A)-500、600型采用硬聚氯乙烯多孔板,JC(A)-800、3200型采用钢衬胶多孔板]。
      (4)进水、出水管管径按管道内流速为1.5米/秒。
      (5)树脂的反洗膨胀率:
      阳树脂的反洗膨胀率按80%计算,阴树脂的反洗膨胀率按100%计算。
      在交换器下部排水帽处,树脂面及最大反洗膨胀高度处各设视镜一个,用以观察体内工况。
      (6)树沸的输送:
      树脂的输入和卸出均考虑采用水力输送,筒体上部设树脂输入口,筒体下部近多孔板处设树脂卸出口。
      3、双室固定床阳、阴离子交换器
      双室固定床阳离子交换器是联合应用经酸树脂和强酸树脂的常规一体化设备。该交换器体内设有一块带有水帽的孔板,将交换器分隔成上、下两室,其上室装填弱酸树脂,下到装填强酸树脂。因该交换器运行中能充分发挥弱酸树脂和强酸树脂联合运行时的优越性能,故其运行出水水质好,周期工交容量高,再生剂比耗低。
      双室固定床阳离子交换器运行时,水流从交换器顶部进入,先与上室的弱酸树脂进行离子交换,以去除水中大部分碳酸盐硬度,从而使其出水硬度与碱度有等摩尔量的降低。弱酸树脂交换中泄漏的残余硬度及钠离子随水流进入下室,经与强酸树脂离子交换后全部置换成氢离子,出水从交换器底部引出。双室固定床阳离子交换器的运行操作可按普通固定床交换器进行,其运行水质控制同样由交换器出水含钠离子量来控制,当交换器出水含钠离子量超过规定指标时,交换器即失效停运进行再生。
      双室固定床阳离子交换器再生前的树脂反洗,一般可利用上室树脂层上的水垫空间对上室树脂进行常规的膨胀反冲洗,由交换器的反洗排水阀排水。在一定运行周期间隔后或当进水浊度较高时,上室树脂应通过交换器的树脂排出口引出至树脂清洗缸内清洗。当交换器运行一定周期间隔后,应进行交换器的大反洗,即在对上室树脂清洗时同时对下室内树脂进行体外清洗,以保证交换器的正常运行。
      双室固定床阳离子交换器再生时由交换器底部进酸,先对下室强酸树脂再生,其再生排出液随后进入上室弱酸树脂。由于弱酸树脂对氢离子有较高的选择性吸着能力,因而弱酸树脂可以利用强酸树脂再生排出液中的残余氢离子进行再生,这样,既可降低再生时的耗酸量,又可降低再生排出废酸浓度,从而减少对环境的污染。双室固定床阳离子交换器的进酸和置换(逆洗)操作可参照普通固定床无顶压逆流再生的操作步骤进行,置换过程结束可直接进行交换器正洗,至排水合格即可投运制水。
      双室固定床阳离子交换器上、下室筒体高度直接决定了弱酸树脂与强酸树脂的装填体积。对于不同水质的进水,应视其水中硬度与碱度的比值经计算选用不同的最佳上、下室高度比值,以保证交换器在运行中能发挥最佳经济效益。
      4、单室浮动床阴(阳)离子交换器
      4.1本产品是目前国内最新水处理离子交换技术,可在水质软化、水质除盐,高纯水制取等水处理领域中广泛应用。它具有运行流速高(35-40m/n),每米树脂层阻力降小(0.04-0.06Mpa),相同运行工况的再生比耗、出水水质等均优于逆流再生固定床。
      4.2工作原理:
      A上流制水
      浮动床几乎装满交换剂,上部自由空间仅2-5%,原水从下部进入,上部流出,交换剂层处于悬浮状态,但浮而不乱,仍为压实状态。在交换器底部有很薄的水垫层在水流量波动时交换水流冲动力和本身重力的作用而上下浮动。被处理水中各离子首先与浮动状态和树脂交换,增大了交换接触面,充分发挥了树脂交换能力,从而达到最佳的交换效果,最好的出水水质。
    另一方面,被处理水经过浮动层,由于树脂自由浮动,穿透阻力小,相应降低了整个床层的阻力。
      B 下流再生
      再生时再生液从浮动床上部进入,首先与上部交换剂接触,使之具有很高的再生度,再生液向下流到失效程度最高的底层交换剂时,尽管再生液中反离子浓度较大但仍能发挥作用。因此,浮动床这种逆流再生方式和通常的逆流再生固定床一样,出水交换剂保护层的质量好和再生过程中反离子的影响小,也具有出水质量好,再生剂耗量低排放的废液少等优点。
      C 体外反洗
      随着运行周期的增加,形成的细小树脂和从被处理水中流出的污物增多,当阻力降超过正常运行阻力降0.04-0.06Mpa时,可将树脂输送到床外反洗塔里进行反洗除去累小树脂及杂物。由于采用压缩空气擦洗,对污染严重的树脂反洗效果最佳。如无压缩空气的厂矿,也可不采用空气擦洗,同样能取得良好的反洗效果。
    不同型号怕树脂可分别在同一床外反洗塔内进行反洗。
      5双室浮动床
      5.1本产品可用于水质要求较高除盐、高纯水制取等,在水处理领域中广泛应用。它具有运行流速高(35-40m/h);与固定床相比每米树脂层阻力可降低0.04-0.06MPa;出水水质好(阴床出口<5μs/cm); 再生剂比耗少,酸耗仅为理论值的1.05-1.10倍,碱耗仅为1.1-1.2保,自用水量少;设备运行安全可靠,操作简单,易实现自动化,它具有双层床的全部优点,并克服了双层床对树脂比重、粒径要求严格,阴双层床易结块的缺点。
      双室浮动床内装填强、弱型酸性阳树脂称为阳双室浮动床;装填强、弱型碱性阴树脂为阴双室浮动床。各种不同型号的树脂可分别在同一床外清洗器内清洗。
      5.2.工作原理
      A上流制水:被处理水由下而上穿透上下室树脂层,上下室树脂分别按一定比例形成浮动层和压实层,被处理水中的离子首先与浮动层内树脂进行交换,增加了与树脂的交换面积,充分发挥树脂的交换功能。另外因被处理水穿透浮动层,相应降低了运行阻力,减少动力消耗。
      B下流再生:新鲜再生剂由上而下流经树脂层,新鲜再生剂首先与上室的压实层强型树脂接触,再流经下室弱型树脂层,使再生剂得到了充分的利用,大大节省再生剂耗量,并达到最佳的再生效果。
      C体外反洗:随着运行周期的增加,双室浮动床内形成的破碎树脂和从水中截留的污物增多当阻力降超过正常运行阻力降0.04-0.06MPa时,可将床内的树脂分别输送到清洗器内进行反洗,除去破碎树脂和污物,并采用压缩空气擦洗,对被严重污染的树脂反洗效果最佳。
      6、阴、阳混合离子交换器(混床)
      6.1阴、阳混合离子交换器(混合床)是用于初级纯水的进一步精制。一般设置于阴、阳混合离子交换器之后,也可设置在电渗析或反渗透后串联后使用。当进水水质在一般含盐量下,出水含盐量可降至0.1毫克/升以下,含硅根≤0.02毫克/升,导电度≤0.02微姆/厘米。处理后的高纯水可供高压锅炉、电子、医药、造纸、化工等工业部门应用。
      6.2工作原理:
    混合床离子交换法,就是把阴、阳离子交换树脂放置在同一个交换器中,在运行前将它们均匀混合,所以可看着是由无数阴、阳交换树脂交错排列的多级式复床。水中所含盐类的阴、阳离子通过该交换器,则被树脂交换,而得到高度纯水。
      在混合床中,由于阴、阳树脂是相互混匀的,所以其阴、阳离子交换反应几乎同时进行。或者说,水的阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的。经H型交换所产生的H+和OH交换所产生的OH 都不能积累起来,基本上消除了反离子的影响,交换进行得比较彻底。
      本混合床采用体内再生法。再生时首先利用两种树脂的比重不同,用反洗使阴、阳离子交换树脂完全分离,阳树脂沉积在下,阴树脂浮在上面,然后阳树脂用盐酸(或硫酸)再生,阴树脂用烧碱再生。
      6.3结构简述:
      A再生装置:
      阴离子交换树脂再生碱液在高于阴离子交换树脂面300毫米处母管进液(Φ-400、500、600采用单母管进液,Φ800、2500采用双母管进液),管上小孔布液,管外采用塑料窗纱60目尼网布包覆。
      阳离子交换树脂再生酸液由底部排水装置的多孔板上排水帽进入。
      B中排装置:
      中排装置设置在阴、阳树脂的分界面上,用于再生时排泄酸、碱还胡液和冲洗液。型为式为双母管或支母管式,管子小孔外包覆塑料窗纱及60目尼网各一层。
      C排水装置:
      均采用多孔板上装设PB2-500型叠片式排水帽,或宝塔式ABS型排水帽,多孔板材质按设备规格不同而异。(Φ-400、500、600型采用硬聚氯乙烯多孔板,Φ800、2500采用钢衬胶多孔板)。
      D进水、出水管径按管道内工质流速为1.5米/秒。
      E树脂的反洗膨胀率:
      由于阴阳离子交换树脂的反洗膨胀率各不相同,结合实际运行的经验,采用反洗膨胀率为100%,在阴阳树脂分界面处,树脂表面层及最大反洗膨胀高度处各设视镜一个,用以观察树脂表面以及反洗树脂的情况。
      F树脂的输送:
      树脂的输入和卸出均考虑采用水力输送,筒体上部设树脂输入口,在筒体下部近多孔板处设树脂卸出口。
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