离子交换树脂床的正确反洗与再生方法

2019-03-11 19:03:00 zixun
离子交换树脂床的正确反洗与再生方法 作者:苏战华 资料来源:http://www.ltld.net.cn 只有对离子交换树脂床采用适当的反洗和再生措施, 才可以使离子交换树脂床正 常有效的运行。如果反洗和再生的措施不恰当,可能会导致下列问题: a)树脂床的压降增高; b)由于额外的机械压力,会导致树脂颗粒易破碎; c)离子柱出口出的离子泄漏增大; d)目标离子过早的穿漏; e)由于要使用更多的化学试剂,而使操作费用增高; f)增大了出水的细菌含量(饮用水的生产过程); 反洗的目的: a)除去离子交换树脂床中夹杂的污垢; b)除去碎的树脂颗粒; c)放松树脂床中压实的区域和结块; d)分离树脂(好的颗粒在上层,消耗完的树脂在下层); e)去除树脂床在运行过程中产生的“液流通道”,即:“偏流”,把树脂床恢复 到均匀分布的状态,并且表面均匀平坦。 下面是正确的反洗程序需要注意的要点: a)我司产品数据中推荐的反洗速度和时间只是一个参考标准值。在运行时, 需要根据用户的具体情况调节参数。 b)反洗水需要通过树脂柱上端的管道排出。因为要将碎的树脂颗粒和污垢完 全排出,所以管道口不要用筛状物罩住,为了防止树脂流失可以在管道的外部安 装一个截流弯(曲颈管)。 c)反洗过程中,树脂床的体积要比原始体积膨胀大约>45%。 d)反洗过程中,树脂床必须完全是流态的。这是可以通过视窗观察确认的。 在流态树脂床中,树脂颗粒是四处运动的。但是树脂床的表面应该是平静或轻起 微波的。不能是树脂床中局部树脂剧烈翻腾。 e)树脂床膨胀到最大状态时,其表面应该距离出口>400mm。视窗应该在 膨胀的树脂床表面和出口之间,这样可以很好的观察树脂床表面的状态。 f)树脂床的流态化从上层的树脂开始,之后以一个均匀的速度向下流态化。 g)压实程度很高的树脂床可能需要数小时时间来实现完全的流态化,松散的 树脂床可能只需要数分钟。 h)反洗刚开始的时候,会出现树脂床表面局部树脂的喷发,导致大量的树脂 颗粒悬浮在空床体积区域,甚至被冲出出口的现象。这种现象会随着反洗的进一 步进行以及树脂的松动而消失。 i)有时候树脂床会作为一个压实的整体被完全提升,然后被挤压至顶端的分 水器,导致分水器的损坏和/或树脂的损失。为了避免这种现象的发生,我们推 荐在反洗过程开始的时候采取低的流速, 然后逐渐的升高流速直到树脂床完全膨 胀。 j)反洗工序需要操作者或工艺工程师不时观测,以适当调节操作参数。 k)反洗过程开始的时候,悬浮的细颗粒最先被洗出树脂罐。建议有规律的观 测在树脂床上出现的细颗粒浑浊物。这有助于判定进水的前处理(如:过滤)是 否运行正常。 l)晚上通过视窗观测树脂罐内的情况比白天要容易。白天视窗上的反射光使 得观测困难。可以使用黑色的挡板挡住光源以防止反射光的影响。如果在视窗的 旁边或者对面再安装一个玻璃窗口可以让光线进入树脂罐的内部, 这样就可以更 好的观测树脂柱的内部的情况。 m)反洗过程中,需要不时的对反洗出水进行取样。对反洗出的细颗粒进行化 学分析。同时也需要对其他杂质和碎树脂颗粒的外观进行分析。 n)反洗水的温度对树脂床的膨胀有着重要的影响。这是因为水的粘度随温度 变化的关系。水温从 15℃改变到 40℃时,树脂床的膨胀要降低一半。 o)在温差变化大的地区(如:冬天时温度<10℃,夏天时温度>30℃),由于 水温会影响树脂床的膨胀,所有反洗水流速必须要根据季节条件来调节。 p)反洗之后,树脂床应该被静置,然后由其自身的重力使之压实(静置时间 约 5mins)而形成均匀的树脂床结构。 q)常规的反洗过程中, 不要使用鼓气的辅助方式。 鼓气只有在底部分布器 (滤 网板或过滤器)被严重堵塞的时候才采用。鼓气的强度应该被适当的调节,不要 损坏任何分布器内部的敏感部件。 高强度的气流可能会对分布器内部部件造成很 大的压力而使之损坏。 r)在不正常大量杂质夹带进入树脂床的事故(如:滤网被撕裂)发生时,反洗 程序应该相应的延长。 下面是正确的再生程序需要注意的要点: a)碱不可以用自来水稀释。否则产生的硬度离子沉淀和 CaCO3 颗粒会被带 入离子交换树脂床。应该使用脱矿物质水或软化水。 b)如果在再生过程中,树脂会经历一个膨胀过程,推荐使用逆流方式操作这 一步骤。顺流处理方式可能会对树脂床造成很大的压力,而使树脂罐爆裂。只有 在离子交换树脂罐的直径>3m 树脂床高<1.2m 可以使用顺流的方式再生。 c)我司产品数据中推荐的再生条件只是一个参考标准值。在运行时,需要根 据用户的具体情况调节参数。如:高选择性吸附树脂吸附树脂在吸附了离子之后 需要采取更多的酸和碱来再生。 d)酸的绝对数量和浓度是需要控制的。 如果浓度太低, 质量作用效应会降低, 则再生的效果会降低。如果浓度太高,再生溶液的体积量太少,则再生剂在离子 交换树脂床中的分布就可能不均匀,渗透性冲击可能会太强烈,会使树脂的使用 寿命降低。 e)由上至下注入再生剂会减少渗透性冲击,这是因为空床体积可以稀释再生 剂。而从树脂床底部直接注入再生剂会导致较大的渗透性冲击。 f)空床体积为树脂床 100%,并且是由上而下的注入再生剂时,再生反应会 延迟。注入 1BV 的再生剂如:酸,进入离子交换罐之后,只有部分酸到达树脂 床。或多或少的会滞留在空床体积中。在注入 2BV 的再生剂之后,大约一半的 酸穿过树脂床。只有在加入淋洗水之后再生才会完全。因为淋洗水使得未进入树 脂床的酸通过树脂床而使再生完全。 g)因此再生过程中注入再生剂后,树脂床的膨胀并不完全。树脂床在淋洗过 程中才会完全膨胀。 h)树脂再生是动力学过程。如果再生剂通过树脂床的速度太快,再生的效率 会降低。我们推荐再生时流速为 4BV/h。 i)再生剂在树脂床中均匀的分布是有效再生的基础。所以需要恰当的调节分 液系统以及达到均匀的树脂床结构。 j)一旦树脂床被杂质严重污染,再生时必须使用大量的再生剂。如:若推荐 使用 2BV 的酸再生,那么就要用 4BV 的酸。污染严重的时候,可以将三分之一 树脂床体积量的树脂静置在树脂罐中一段时间(如:1h),使之浸透,溶解杂质。 k)刚再生好的树脂床在使用前,必须根据工业生产液流的标准进行检测。必 须在离子交换柱安装到生产线之前,检验淋洗出水,保证无再生时使用的化学物 质进入产品液流。 l)在某些应用中,刚再生好的树脂床必须经历一个“预备”过程。在预备过程 中,树脂柱中注入待处理产品液流(如:卤水)。开始的时候,树脂罐的纯化效 果没有完全达到标准。可能需要经过几次预操作过程,纯化效果才能达到标准。 这是系统中的“平衡-调节”过程。预处理过程不能用淋洗水,因为这里树脂床需 要用生产时的进水来调节状态。 离子交换树脂再生方法: 一、常规的再生处理: 离子交换树脂(IONRESIN)使用一段时间后,吸附的杂质接近饱和状态,就 要进行再生处理,用化学药剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去,使之恢 复原来的组成和性能。 在实际运用中, 为降低再生费用, 要适当控制再生剂用量, 使树脂的性能恢复到最经济合理的再生水平,通常控制性能恢复程度为 70~ 80%。如果要达到更高的再生水平,则再生剂量要大量增加,再生剂的利用率 则下降。 树脂的再生应当根据树脂的种类、特性,以及运行的经济性,选择适当的再 生药剂和工作条件。 树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系。强酸性和强碱性树脂的再生 比较困难, 需用再生剂量比理论值高相当多; 而弱酸性或弱碱性树脂则较易再生, 所用再生剂量只需稍多于理论值。此外,大孔型和交联度低的树脂较易再生,而 凝胶型和交联度高的树脂则要较长的再生反应时间。 再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用,并适当地选择价格较低的酸、 碱或盐。例如:钠型强酸性阳树脂可用 10%NaCl 溶液再生,用药量为其交换 容量的 2 倍(用 NaCl 量为 117g/l 树脂);氢型强酸性树脂用强酸再生,用硫酸 时要防止被树脂吸附的钙与硫酸反应生成硫酸钙沉淀物。 为此, 宜先通入 1~2% 的稀硫酸再生。 氯型强碱性树脂,主要以 NaCl 溶液来再生,但加入少量碱有助于将树脂吸 附的色素和有机物溶解洗出,故通常使用含 10%NaCl + 0.2%NaOH 的碱盐 液再生,常规用量为每升树脂用 150~200g NaCl,及 3~4g NaOH。OH 型 强碱阴树脂则用 4%NaOH 溶液再生。 树脂再生时的化学反应是树脂原先的交换吸附的逆反应。按化学反应平衡原 理,提高化学反应某一方物质的浓度,可促进反应向另一方进行,故提高再生液 浓度可加速再生反应,并达到较高的再生水平。 为加速再生化学反应,通常先将再生液加热至 70~80℃。它通过树脂的流 速一般为 1~2 BV/h。也可采用先快后慢的方法,以充分发挥再生剂的效能。 再生时间约为一小时。随后用软水顺流冲洗树脂约一小时(水量约 4BV),待洗 水排清之后,再用水反洗,至洗出液无色、无混浊为止。 一些树脂在再生和反洗之后,要调校 pH 值。因为再生液常含有碱,树脂再 生后即使经水洗,也常带碱性。而一些脱色树脂(特别是弱碱性树脂)宜在微酸性 下工作。此时可通入稀盐酸,使树脂 pH 值下降至6左右,再用水正洗,反洗各 一次。 (IONRESIN)树脂在使用较长时间后, 由于它所吸附的一部分杂质(特别是大 分子有机胶体物质)不易被常规的再生处理所洗脱,逐渐积累而将树脂污染,使 树脂效能降低。此时要用特殊的方法处理。例如:阳离子树脂受含氮的两性化合 物污染,可用 4%NaOH 溶液处理,将它溶解而排掉;阴离子树脂受有机物污 染,可提高碱盐溶液中的 NaOH 浓度至 0.5~1.0%,以溶解有机物。 二、特殊的再生处理: 污染较严重的树脂,可用酸或碱性食盐溶液反复处理,如先用 10%NaCl +1%NaOH 碱盐溶液溶解有机物,再用 4%HCl 或分别用 10%NaOH 及 1%HCl 溶解无机物,随后再用 10%NaCl +1%NaOH 处理,在约 70℃下进 行。如果上述处理的效果未达要求,可用氧化法处理。即用水洗涤树脂后,通入 浓度为 0.5%的次氯酸钠溶液,控制流速 2~4BV/h,通过量 10~20BV,随即 用水洗涤,再用盐水处理。应当注意,氧化处理可能将树脂结构中的大分子的连 接键氧化,造成树脂的降解,膨胀度增大,容易碎裂,故不宜常用。通常使用 50 周期后才进行一次氧化处理。由于氯型树脂有较强的耐氧化性,故树脂在氧 化处理前应用盐水处理,变为氯型,这还可避免处理过程中的 pH 值变化,并使 氧化作用比较稳定。
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