阴离子交换器

再生中应注意如下问题。

弱碱型阴树脂的冲洗弱碱型阴树脂在水中是不稳定的,特别是最早的弱碱型树脂相当不稳定,交换容量很快降低,尤其用冷水时,冲洗水量很大(7~42m3/m3树脂),这是由于水的氧化侵蚀,使交换剂上生成弱酸基,用碱液再生这种老化树脂时,Na+与弱酸基化合,冲洗时Na+从弱酸基上很慢地水解下来,因此就需要大量冲洗水和较长的时间才能达到投入运行合格的pH值,虽然一部分冲洗水可以回收到阳离子交换器入口,但过长的时间是一个问题。近年来已有很多种弱碱型树脂产品,其中大孔型树脂冲洗用水量比较少。

冲洗水的回收即使稳定的弱碱型及强碱型阴离子交换剂,冲洗水量也是浪费的因为冲洗水是阳离子交换器的出水或除盐水。在阴离子交换剂层中再生液被置换出来后,冲洗水中溶解固形物降低了,此时就可以回收到阳离子交换器入口。在阳、阴交换器串联系统中,冲洗水的电导率降至原水值时,开始循环回收正洗水,见图9-32,直至阴离子交换器出口水质达到要求。在大型除盐设备中节省的冲洗水价可以很快偿还回收泵和管路的费用而且冲洗水所消耗阳离子交换树脂的容量损失及其再生用酸量所节省的费用尚未计算在内阴离子交换器的冲洗水约可回收1/2。

碱再生液的回收阴离子交换器顺流再生时,均设回收部分碱液装置。某发电厂阴离子交换器碱液进完后,小流量置换排水10min,回收20min,作为下次阴离子交换器预还原用，另一电厂因为地区用水紧张，废碱液的回收分为两个部分，在置换排水3~7min后，开始回收NaOH浓度较大的废碱液至NaOH浓度急剧下降时为一部分,然后再回收其余全部正洗排水,下次阴离子交换器还原时,先用第二部分回收液反洗树脂,反洗出水NaOH浓度降低,    和    浓度增加也起到再生作用,然后将第一部分回收液作餐为预还原用,废碱液的回收效益显著,一般可降低碱耗16~18g/mol,并改进了出水水质。

回收废碱液必须先进行废液中有关离子的连续测定,以确定回收起点,并调整碱液浓度和再生流速,使废碱液中NaOH浓度高峰在强酸离子和    的排代高峰之后,这样既可回收到较高NaOH含量的废碱液,又较小受到其他离子的干扰,以免影响回收碱的使用效果。

有一电厂水处理系统出力大,除盐设备并联运行,虽逆流再生,也采用串联再生法,回收废碱液一方面节约苛性钠用量,另一方面也可以进一步降低废碱液的NaOH含量,便于废液处理。新鲜碱液再生阴树脂排出的废碱液中,NaOH最高含量1.36%,而通入另一台阴离子交换器预还原后出口液的含量降至0.12%,最低为0.02%。

从强碱阴树脂中排代硅酸化合物除去水中的硅酸化合物是发展强碱型阴树脂的一个主要目的。该树脂可以满意地除去水中硅酸化合物,但由于强碱阴树脂与HSO3的亲和力最小,而且吸附在树脂上的硅酸化合物在树脂珠内可能聚合成胶体硅,因此硅酸化合物既不易被树脂吸着,而吸着后又不易被置换出来,所以如再生不好,硅化合物在交换剂内会逐渐积聚致使其交换容量下降,出水含硅量增加。由于这些原因,在除盐系统中采用强碱阴树脂时,必须创造条件,使阴树脂充分发挥其除硅能力,确保除盐水的水质。首先必须使强碱阴树脂达到深度再生,为此,国外曾有建议,在再生前用热水先将树脂预热至49℃,然后用热苛性钠溶液(一般4%NaOH)再生。为使在树脂结构内聚合的硅化合物溶解,苛性钠的稀释水用蒸汽或电加热,使苛性钠溶液温度为35~52℃,并增长溶液和树脂的接触时间,故应保持相当低的再生流量以满足接触时间的要求,注入再生液和置换的全部时间不少于60min,最好9min。顺流再生操作总时间为3~4h,对照阳离子交换器全部再生操作时间为60~90min。

除盐设备顺流运行时,水自上而下通过交换剂层,水中“要除去”的离子逐渐交换出去,交换剂顶层吸收的离子比底层多,其出水纯度决定于底层交换剂的纯度。因为水向下滤过时,水中离子浓度逐渐降低,最后要减少这些微量离子,就要求底层交换剂有足够的再生度度和层高。一般高度应大于600mm(24")。取得最纯水的握力是水中离子浓度与最底层交换剂上相同离子的浓度差。但是,交换剂最底层上的“不要”离子全部除去所需要的再生剂度和量是不经济的,所以交换器出水总有一点离子漏泄。近年来离子交换器对流运行工艺的发展可以消除这微量的泄漏。