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干貨|離子交換系統及工藝原理,淺顯易懂

2023-07-14968

  離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)樹(shu)脂(zhi)系(xi)(xi)統是通過陰(yin)(yin)、陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)樹(shu)脂(zhi)對水中的各種陰(yin)(yin)、陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)進(jin)行(xing)置換(huan)的一種傳統水處理(li)工藝,陰(yin)(yin)、陽(yang)離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)樹(shu)脂(zhi)單獨(du)或按不(bu)同比例進(jin)行(xing)搭(da)配可組成(cheng)離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)陽(yang)床系(xi)(xi)統、離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)陰(yin)(yin)床系(xi)(xi)統及(ji)離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)混(hun)床系(xi)(xi)統。

  離子交換的原理

  離子(zi)(zi)交(jiao)換化學過程的工作原理是從水中除去溶解的離子(zi)(zi)污染(ran)物,這些離子(zi)(zi)交(jiao)換成(cheng)更(geng)好的離子(zi)(zi),不會降低水質。

  整個交換過(guo)程有可能集中(zhong)在(zai)陰離子(zi)和陽(yang)離子(zi)上。陰離子(zi)是(shi)帶負電(dian)的(de)(de)離子(zi),而陽(yang)離子(zi)是(shi)帶正電(dian)的(de)(de)離子(zi)。如(ru)從水中(zhong)除(chu)去帶正電(dian)荷的(de)(de)陽(yang)離子(zi)后,它們將(jiang)被更好的(de)(de)陽(yang)離子(zi)(如(ru)鈉)代替。

  離(li)子(zi)交換(huan)過程將在液(ye)(ye)體和固(gu)(gu)體之間(jian)進行。液(ye)(ye)體指的是(shi)水(shui)(或水(shui)溶液(ye)(ye)),固(gu)(gu)體指的則是(shi)離(li)子(zi)交換(huan)樹脂等材料。

  離子交換工藝過程

  離子交換工(gong)藝過程(cheng)一般包括過濾(工(gong)作(zuo)交換)、反洗、再生和(he)清洗等4個階段(duan)。這四(si)個階段(duan)依次進行,形(xing)成(cheng)不(bu)斷循環的工(gong)作(zuo)周期。

  過濾階段(duan):利用離子(zi)交(jiao)換(huan)樹脂的(de)(de)交(jiao)換(huan)能力,從廢(fei)水中分離需要去除的(de)(de)離子(zi)的(de)(de)操(cao)作過程(cheng)。

  反沖洗(xi)階段(duan):交(jiao)換(huan)到達穿透點(dian)時,停止工作,再生(sheng)前要進行反沖洗(xi)。其目(mu)的(de)(de) 一是(shi)松動樹脂層(ceng),使再生(sheng)液能均勻滲入層(ceng)中(zhong),與交(jiao)換(huan)劑顆粒充分接觸;二是(shi)把過(guo)濾過(guo)程中(zhong)產生(sheng)的(de)(de)破碎粒子(zi)和截(jie)留(liu)的(de)(de)污物(wu)沖走(zou)。

  再(zai)生(sheng)(sheng)階段(duan):此階段(duan)是樹脂再(zai)生(sheng)(sheng)的(de)推動力,離子交換(huan)樹脂的(de)再(zai)生(sheng)(sheng)是離子交換(huan)的(de)逆過(guo)程。

  清洗(xi)階(jie)段:此階(jie)段主要(yao)是洗(xi)滌殘留的再生(sheng)液和再生(sheng)時可能(neng)出現的反應產物。

  通常(chang)清(qing)洗(xi)的(de)水流(liu)方(fang)向和(he)過濾時一樣(yang),所(suo)以又稱為正洗(xi)。清(qing)洗(xi)過程后期(qi)應特別注意掌握清(qing)洗(xi)終(zhong)點的(de)pH值(zhi)(尤其(qi)是(shi)弱酸樹(shu)脂轉(zhuan)型之后的(de)清(qing)洗(xi)),避免重新(xin)消(xiao)耗樹(shu)脂的(de)交(jiao)換(huan)容量。

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  離子交換樹脂是離子交換系統的重要組成部分

  在離(li)子交換系統中利用離(li)子交換樹脂(zhi)作為吸(xi)附(fu)劑(ji)(ji),將溶液中的(de)(de)待(dai)分離(li)組分,依據(ju)其電荷差(cha)異,依靠(kao)庫侖(lun)力吸(xi)附(fu)在樹脂(zhi)上,然后(hou)利用合適(shi)的(de)(de)洗(xi)脫劑(ji)(ji)將吸(xi)附(fu)質從樹脂(zhi)上洗(xi)脫下來,達(da)到分離(li)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。

  離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)樹脂,是(shi)帶有(you)官能團(tuan)(有(you)交(jiao)換(huan)離(li)子(zi)的(de)活性基團(tuan))、具有(you)網狀結構(gou)、不(bu)溶性的(de)高(gao)分子(zi)化合物。

  

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  按其(qi)化學活性(xing)基團性(xing)質(交換基或官能團):

  陽離子交換樹脂(zhi)(弱酸(suan)性(xing)、強酸(suan)性(xing));

  陰離(li)子交(jiao)換樹脂(zhi)(弱堿性、強堿性)。

  在(zai)樹脂的實際使用中,常將(jiang)其轉(zhuan)變為其他(ta)離子形式運行,以適(shi)應各種需要。

  例如常將強(qiang)酸性陽(yang)離子(zi)樹(shu)(shu)脂(zhi)與氯化鈉(na)作(zuo)用(yong)(yong),轉變(bian)成鈉(na)型(xing)樹(shu)(shu)脂(zhi)再(zai)使用(yong)(yong)。工(gong)作(zuo)時(shi),鈉(na)型(xing)樹(shu)(shu)脂(zhi)放出鈉(na)離子(zi),與溶液中的(de)鈣(gai)離子(zi)、鎂離子(zi)等陽(yang)離子(zi)交換吸附,從(cong)而除去(qu)這些離子(zi)。反應時(shi)沒有放出H+,可避免溶液pH下(xia)降和由此產(chan)生的(de)副作(zuo)用(yong)(yong)(如蔗糖轉化和設備(bei)腐蝕等)。這種樹(shu)(shu)脂(zhi)以鈉(na)型(xing)運行(xing)使用(yong)(yong)后(hou),可用(yong)(yong)鹽水再(zai)生(不(bu)用(yong)(yong)強(qiang)酸)。

  陰(yin)離子樹(shu)脂(zhi)可轉變(bian)為氯型(xing)再(zai)使用,工作時放出Cl-而(er)吸附交換其(qi)他陰(yin)離子,它的再(zai)生只需(xu)用食(shi)鹽水溶液。氯型(xing)樹(shu)脂(zhi)也可轉變(bian)為碳酸(suan)(suan)氫型(xing)(HCO3-)運行。強(qiang)酸(suan)(suan)性(xing)樹(shu)脂(zhi)及強(qiang)堿(jian)性(xing)樹(shu)脂(zhi)在轉變(bian)為鈉(na)型(xing)和氯型(xing)后,就不再(zai)具有(you)強(qiang)酸(suan)(suan)性(xing)及強(qiang)堿(jian)性(xing),但它們(men)仍然有(you)這(zhe)些(xie)樹(shu)脂(zhi)的其(qi)他典型(xing)性(xing)能,如離解性(xing)強(qiang)和工作的pH范(fan)圍寬廣等。

  

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  離子交換設備有哪些

  常(chang)用的離子交換設備有固定床(chuang)、移動床(chuang)、流動床(chuang)。

  固(gu)定床:在工作(zuo)時床層固(gu)定不變,水(shui)流(liu)(liu)由上而(er)下流(liu)(liu)動。其優點主要表(biao)現在設備緊湊、操作(zuo)簡單、出水(shui)水(shui)質(zhi)好。

  移動床(chuang):包括交換柱和再生柱兩(liang)個主要部(bu)分,工(gong)作時定期從交換柱排出(chu)部(bu)分失(shi)效(xiao)樹(shu)脂,送(song)到再生柱再生,同時補充(chong)等量的(de)新樹(shu)脂參與工(gong)作。有托床(chuang)、落床(chuang)、送(song)脂等周期性的(de)動作,制(zhi)水過程(cheng)不完全是(shi)連續的(de)。

  流動床:離子交換過程完全連續(xu),即做到(dao)連續(xu)性送(song)水(shui)、制水(shui)、樹(shu)脂(zhi)連續(xu)性再生(sheng)與(yu)送(song)脂(zhi)。具有樹(shu)脂(zhi)裝載量小、水(shui)質好、設備簡單、操作方便等特(te)點。

  

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  雖然離子交換系統(tong)無法去除水(shui)(shui)中所有(you)污(wu)(wu)染(ran)物,但可以(yi)有(you)效去除被視為離子的(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)物。在實(shi)際應用中可根據(ju)原水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)、出水(shui)(shui)要求、生(sheng)產能(neng)力等(deng)來確定合(he)適的(de)(de)離子交換工藝(yi)。科(ke)海思作為集廢水(shui)(shui)處(chu)(chu)理、工藝(yi)設備、工程承接(jie)于一(yi)體的(de)(de)綜合(he)服務商,經過十余年的(de)(de)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理的(de)(de)探索(suo)與(yu)實(shi)踐,形(xing)成一(yi)套成熟且完善(shan)的(de)(de)離子交換水(shui)(shui)處(chu)(chu)理工藝(yi)。

  目前已成功(gong)服務于新(xin)能源、垃(la)圾滲濾(lv)液、電(dian)鍍、電(dian)子、濕法(fa)冶金、煤(mei)礦礦井(jing)水、煤(mei)化工/電(dian)廠循(xun)環(huan)水排污(wu)水、氯堿(jian)化工、鋼鐵酸(suan)洗(xi)等多(duo)個行業客戶。

  電(dian)鍍/電(dian)子行業廢水解(jie)決方(fang)案;

  垃圾滲濾液(ye)廢水除氨氮解(jie)決(jue)方(fang)案;

  煤(mei)礦礦井水(shui)/煤(mei)化工廢水(shui)除(chu)氟解決方案;

  含(han)汞(gong)廢水的深度解決(jue)方案;

  金(jin)屬表面廢酸回收解(jie)決方案(an)

  ……

  

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