【合肥纯水设备】

 

离子交换法在化学除盐、制取纯水方面占有重要的地位，是一种不可或缺的方法。阳床与阴床中的树脂在工作过程中，交换容量逐渐达到饱和，失去对离子的交换能力。失效的树脂需要再生，其再生水平是提高水质，增加出水量，延长树脂使用寿命的重要环节。介绍影响树脂再生效果的相关因素，在此基础上，分析和比较不同的树脂再生方法及提高再生效果的措施。
　　1 引言
　　电厂使用原水中，含有大量的Ca2+、Fe3+等阳离子以及Cl-、SO42-等阴离子。这些有害成分进入锅炉后，会在其表面结垢，并产生腐蚀作用，缩短了设备的使用寿命，也给机组的运行带来安全隐患。因此，原水必须在除盐净化之后才能投入使用。离子交换法是应用最为广泛也最为重要的除盐方法。原水依次通过填装阳离子交换树脂的阳床和阴离子交换树脂的阴床后，水中的有害离子可绝大部分地被脱去，达到净化的目的。但是，在工作过程中，阳床、阴床的树脂都会逐渐耗尽，加上原水中有机物、微生物和胶体等成分的污染，树脂会失去除盐功能。此时，需要对树脂分别进行再生。研究表明，无论是阳树脂还是阴树脂，其再生度越高，则再生后，树脂中残留的有害离子含量越少，出水中离子泄漏量越低，而出水量也随之升高。由此可见，好的再生效果可以保证除盐系统的正常运行，延长制水时间，提高制水量和出水品质。因此，研究如何提高树脂的再生效果，具有重要的现实意义。合肥纯水设备，GMP纯化水设备，医用纯水设备，常州纯水设备，南通纯水设备

　　2再生机理及再生效果影响因素
　　2.1 树脂再生基本原理
　　离子交换树脂工作时，分别通过阳树脂中的H+和阴树脂中的OH-将进水中的阳离子和阴离子置换出来。这个过程是可逆的，再生即是除盐的逆过程。也就是分别用一定量的酸和碱与失效的树脂反应，H+和OH-将树脂吸附的离子重新置换出来，自身再一次与树脂结合，使树脂恢复交换能力，可以继续工作。显然，再生反应进行的越彻底，再生效果越好。其反应式具体如下：
　　2.2 树脂再生效果的影响因素
　　树脂的再生是一个复杂的过程，从再生剂的选取、再生剂的质量到再生树脂的冲洗等等，每一个环节都可能影响到树脂最终的再生效果。分析影响再生的各种因素，有助于我们在实际操作中分析和采用合理工艺，从而尽可能的提高树脂再生效果。
　　2.2.1再生剂种类
　　HCl和NaOH作为传统的再生剂，被广泛应用于树脂的再生过程。虽然HCl的价格较贵，但其再生度高，可延长制水时间，提高制水量，节约制水成本。而NaOH既可作为强碱阴树脂的再生剂又可作为弱碱阴树脂的再生剂，适用范围相当广。除此之外，在某些特定的场合与环境下，也可用其它酸碱作为再生剂，但前提是选用再生剂可以满足再生质量和出水品质的要求。
　　2.2.2再生剂温度
　　再生液温度的升高会促使树脂中离子的扩散速度加快，有利于再生，尤其对于阴树脂的再生，其效果更加明显。因此，在条件允许的情况下，可以将再生液预热，适当地提高其温度。但是，要保证升温在一定的范围之内，通常控制在35～40℃附近。过高的温度会导致树脂内部基团的分解，影响树脂的正常使用，缩短寿命。
　　2.2.3再生剂浓度
　　再生剂浓度在很大程度上影响树脂的再生度和破碎率。对于阳树脂，随着再生剂浓度的增加，再生度呈现先上升后下降的趋势。这是因为在低浓度区，H+随再生液浓度的增加而增多，置换的离子也相应增多，再生度提高。当浓度增加到一定程度，进入高浓度区，此时，高浓度的再生剂使树脂发生破碎，再生度反而降低。再生液浓度对阴树脂的影响也呈现类似的规律。只是在高浓度区再生度增长缓慢而非呈现下降趋势。
　　2.2.4冲洗水质
　　失效树脂经过离子交换再生后，需要用水冲去多余的酸和杂质离子。如果冲洗不彻底，残留的离子会增加循环系统中有害离子的成分，同时减少树脂的交换容量，不能达到理想的再生效果。有研究指出，用大于等于10M -cm的水冲洗阴阳树脂后，树脂的再生度、交换容量均要高于自来水冲洗效果，且残留的有害离子明显减少。
　　此外，再生液纯度和流速，更换次数等也都对树脂的再生效果产生或多或少的影响。在日常再生过程中，应当充分考虑各个因素的综合作用，择优选取最佳的再生方案。
　　3树脂再生效果提高
　　3.1化学再生
　　化学再生是一种成熟的树脂再生方法。但是其再生过程会产生大量的酸碱废液，造成环境污染和能源浪费。由于影响树脂再生的因素众多，所以相应提高其再生效果的措施也牵涉到方方面面。但归结起来，主要分为以下两类。
　　3.1.1合理选择再生剂
　　再生剂的种类繁多，但是对其选择并没有严格的限定，但基本的原则是有较高的纯度及合适的浓度。传统的阳床阴床再生剂分别是HCl和NaOH。随着工艺的发展，再生剂也从最初的几种发展到现在适用于各种特定场合的酸碱盐。清华大学的赵会义等用硫酸亚铁作为阴床再生剂，通过改变再生剂的浓度、流速等实验研究，指出用硫酸亚铁作再生剂，降低了铬离子对树脂骨架的破坏，其再生效果优于常规再生剂氯化钠；陈国宏用高纯的离子膜液碱代替普通液碱，成功将树脂再生度提高了27%。此外，硝酸、固体氢氧化钠等也都在不同的领域和环境中有所应用。他们或是提高树脂的交换容量，或是利用了废弃液体，节约再生成本，总体达到了提高再生效果的目的。
　　3.1.2优化再生操作
　　从对树脂再生影响因素的分析可知，在实际操作过程中，提前将再生剂预热到合适的温度，控制再生剂浓度在中等浓度的范围，减小再生液流速，增加再生液与树脂接触时间，添加表面活性剂等措施，都可以有效的提高再生效果。其中，二步进酸法、二步进碱法是一种十分有效的方法。所谓“二步”，就是将再生液分两步通入失效树脂。第一步通入浓度相对较高的再生液，有助于失效树脂与再生剂进行充分的离子交换。待离子交换完毕后，进行置换冲洗，然后进行第二步，通入浓度相对较低的再生液，与未再生完全的树脂继续发生离子交换反应，最终使得失效的树脂再生完全。
　　在实际的除盐系统中，阳床和阴床通常并不是独立工作。为了达到最好的除盐效果，往往对阳床和阴床采取多种不同形式的组合。针对不同的除盐系统，设计不同的树脂再生工艺，其再生效果也各有不同。
　　3.2电再生
　　离子交换树脂的电再生法，是由清华大学的王方教授首次提出的。电再生法最初应用于混床树脂的再生，通过对阳床、阴床再生特点分析和电再生设备的改进，目前电再生法已经可以应用在复床系统，可同时实现复床中失效阳床和阴床树脂的分别再生。此种方法用纯水做再生液，不引入任何其他酸碱杂质。通电后，利用水电离所产生的H+和OH-，完成与失效树脂之间的离子交换，再生效果很好。由于运行过程中不消耗酸碱等化学药剂，因此，无废物排放，不污染水体和环境，只消耗少量电能和纯水，经济效益极好。但是由于拥有更好的经济效益和环境效益，电再生法仍是一种极有前景并且值得推广的提高树脂再生效果的方法。
　　4 结语
　　在阳床、阴床广泛应用的今天，树脂失效后的再生问题显得尤为重要。优良的再生效果能够保证交换床正常工作，提高水质并延长制水周期。通过合理选用再生剂，规范和优化日常再生操作，设计新的再生工艺，可以达到提高树脂再生效果的目的，实现生产效益、环境效益和经济效益的共赢局面。