混合離子交換器
一、概述
混合離子交換器是用于初級純水的進一步精制。一般設置于陰、陽離子交換器之后,也可設置在電滲析或反滲透后串聯使用。出水水質可達到SiO2≤0.02 mg/L,導電度≤0.02µS/cm,處理后的高純水可供高壓鋼爐、電子、醫藥、造紙、化工和石油等工業部門。
二、工作原理
混合離子交換法,就是把陰、陽離子交換樹脂放在同一個交換器中,將它們混合,所以可看成是由無數陰、陽交換樹脂交錯排列的多級式復床。水中所含鹽類的陰、陽離子通過該交換器,則被樹脂交換,而獲得要求的水。
在混床中,由于陰、陽樹脂是相互均勻的,所以其陰、陽離子交換反應幾乎同時進行。或者說,水的陽離子交換和陰離子交換是多次交錯進行的。經H型交換所產生的H+和OH-都不能積累起來,基本上沒有反離子的影響,交換進行得比較。
其反應式:
Na+ SO42- Na+ SO42-
RH+R´OH+ Ca2+ CL- →R Ca2+ + R´ CL- +H2O
Mg2+ CO32+ Mg2+ CO32+
HSiO3- HSiO3-
本混合床采用體內再生法。再生時利用兩種樹脂的比重不同,用反洗使陰、陽離子交換樹脂完全分離,陽樹脂沉積在下,陰樹脂浮在上面,然后陽樹脂用鹽酸(或硫酸)再生,陰樹脂用燒堿再生。
三、技術數據表
設備名稱 |
混合離子交換器 |
運行流速(m/h) |
40~60 |
反洗 |
流速(m/h) |
10 |
時間 (min) |
15 |
再生 |
藥劑 |
HCL |
NaOH |
耗量 (g/mol) |
100~150 |
200~250 |
含量 (%) |
5 |
4 |
流速(m/h) |
5 |
5 |
四、結構簡述
1、進水裝置
在交換器上部設有進水裝置,使水能均勻分布。
2、再生裝置
在陰離子交換樹脂上方設有進液母管,進液母管采用母支管形式,支管采用加強型T型繞絲管。陰離子交換樹脂再生用堿液即由該進液母管送入。再生陽離子交換樹脂用的酸液由底部排水裝置進入,再生酸、堿廢液均由中排口排出。
3、中排裝置
中排裝置設置在陰、陽樹脂的分界面上,用于排泄再生時酸、堿廢液和沖洗液,型式為雙母管式或支管母管式,支管采用加強型T型繞絲管。
4、排水裝置
均采用多孔板上裝設水帽,多孔板采用鋼襯膠。
另外,在陰陽樹脂分界面外、樹脂表面處及大反洗膨脹高度處各設視鏡一個,用以觀察樹脂表面及反洗樹脂的情況。
筒體上部設樹脂輸入口,在筒體下部近多孔板處設樹脂卸出口。樹脂的輸入和卸出均可采用水力輸送。
五、運行及再生操作
程序控制表
閥門名稱
狀態步驟 |
進
水
口
k1 |
出
水
口
k2 |
反
洗
進
水
口
k3 |
反
洗
排
水
口
k4 |
正
洗
排
水
口
k5 |
中
間
排
水
口
k6 |
壓
縮
空
氣
進
口
k7 |
進
酸
口
k8 |
進
堿
口
k9 |
排
氣
口
k10 |
控制指標 |
參考數據 |
1 |
運 行 |
∨ |
∨ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
流速40~60m/h |
2 |
反洗分層 |
- |
- |
∨ |
∨ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
流速10 m/h、15min |
3 |
沉 降 |
- |
- |
- |
- |
∨ |
- |
- |
- |
- |
∨ |
5~10min |
4 |
強迫沉降 |
∨ |
- |
- |
- |
∨ |
- |
- |
- |
- |
- |
|
5 |
預 噴 射 |
- |
- |
- |
- |
- |
∨ |
- |
∨ |
∨ |
- |
1min |
6 |
再 生 |
- |
- |
- |
- |
- |
∨ |
- |
∨ |
∨ |
- |
流速5 m/h |
7 |
置 換 |
- |
- |
- |
- |
- |
∨ |
- |
∨ |
∨ |
- |
流速5 m/h |
8 |
清 洗 |
∨ |
- |
∨ |
- |
- |
∨ |
- |
- |
- |
- |
|
9 |
排 水 |
- |
- |
- |
- |
∨ |
- |
- |
- |
- |
∨ |
放水至樹脂層表面上100mm左右處 |
10 |
混 合 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
∨ |
- |
- |
∨ |
壓力0.1~0.12MPa,
氣量2~3m3/(m2.min),0.5~1min |
11 |
灌 水 |
∨ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
∨ |
|
12 |
正 洗 |
∨ |
- |
- |
- |
∨ |
- |
- |
- |
- |
- |
流速15~30 m/h |
表中“∨”表示閥門開啟狀態,“-” 表示閥門關閉狀態。
1、運行操作
啟動前檢查:
(1)設備處于備用,各閥門處于關閉位置。
(2)流量表、壓力表完好,考克開啟。
(3)級除鹽水箱水位在1/2以上(或根據二級水位情況決定)。
啟動與停止操作:
啟動:
(1)除鹽泵投入運行,開進水門k1,空氣門k10,當空氣門出水即關閉。
(2)開正洗排水門k5,沖洗至出水符合標準。
(3)關正洗排水門k5,開出水門k2,向二級水箱送水,并調整流量至需要值。
停止:
關出水門k2,進水門k1,停止除鹽泵運行。
運行維護及監督:
(1)運行中每2小時取樣化驗SiO2,電導率一次,臨近失效增加分析次數。
(2)運行中應檢查各表計指示正常,級水箱水位供應充足。
(3)檢查樹脂捕捉器內是否有樹脂漏出。
(4)增減負荷應緩慢進行。
2、再生操作
再生前準備:
(1)按照規定日期或出水質量下降,即將堿,酸分別壓入計量箱內。
(2)準備好再生所需藥品、儀器、記錄表單等。
再生操作:
按規定日期或出水質量下降,即進行再生,再生操作如下:
a.反洗分層:
關出水門k2,進水門k1,硅表取樣門待塔內壓力降為0時二次關閉出水門k2,開反洗進水門k3,反洗排水門k4,流量由小至大,待樹脂層松動膨脹后,增加至30—40t/h樹脂層上升至上窺視孔時,穩定流量同時觀察下窺視孔樹脂情況,分層一段時間,每隔2分鐘,降低流量5 t/h,下窺視孔樹脂界面明顯時,關閉反洗進水門k3,關反洗排水門k4,停止除鹽泵運行,反洗結束,分層效果不明顯可重新分層。
b.靜置放水:
待樹脂沉降下來以后,開空氣門k10,正洗排水門k5,將水放至上窺視孔中心線處,關閉正洗排水門k5,空氣門k10。
c.陰樹脂進堿:
除鹽泵投運,開酸、堿計量箱出口門,開混床進堿門k9、進酸門k8,開堿噴射器進水門,酸噴射器進水門,流量全部調整在5—8t/h,開中間排水門k6,以中間排水門控制器內液位穩定在上窺視孔中心,開噴射器進堿門,進堿濃度2—3%,流速2—4m/h。
d.陰樹脂置換:
進堿結束后,關噴射器進堿門,關堿計量箱出口門,繼續進水,進行沖洗置換至出水堿度<0.5mmol/L。
e.陽樹脂進酸:
開噴射器進酸門,進酸濃度2—3%,流速2—4米/時。
f.陽樹脂置換:
進酸結束后,關噴射器進酸門,酸計量箱出口門,繼續進水,進行沖洗置換至出水酸度≤0.5mmol/L關堿噴射器進水門,進堿門k9,酸噴射進水門,進酸門k8,中間排水門k6,置換結束。
g.陰、陽樹脂串聯正洗:
開進水門k1,當空氣門k10出水后,關閉空氣門k10,開正洗排水門k5,調整流量65t/h,沖洗至出水導電度<1.0 µS/cm(正洗排水門取樣)關正洗排水門k5、進水門k1,停除鹽泵運行。
h.放水:開空氣門k10,正洗排水門k5,將水放至高出樹脂層10公分處,關正洗排水門k5。
i.混合樹脂:
空壓機投運,開混床進氣門k7,保持器內壓力0.1—0.2MPa,時間10分鐘左右,從窺視孔看到樹脂混合均勻后,關進氣門k7,停空壓機運行。
j.混合后正洗:
除鹽泵投入運行,開進水門k1,待空氣門出水后即關閉。開正洗排水門k5調整流量65t/h,開硅表取樣門取樣合格,此時開出水門k2,關正洗排水門k5,設備投入運行,或停止運行列為備用。
維護及監督:
(1)進酸、堿及置換期間須控制器內水位穩定,不得忽高忽低。
(2)應經常檢查中間排水,底部排水是否有跑樹脂現象。
(3)如分層效果不明顯,可進堿5—10升以增加陰、陽樹脂比重差。
(4)當塔內快要滿水時,應適當關小進水門,慢慢進水,以防設備受力而損壞。
(5)待樹脂沉降放水時對出口一、二道門進行二次關閉。
六、安裝要點
1、設備安裝前根據發貨清單清點設備、部件數量。檢查設備是否在運輸中損壞。并檢查設備襯膠面有無損壞、擦傷。
2、設備就位后運行前檢查內部中排裝置、堿液分配裝置、水帽有無松動,有無漏裝的零部件。