混合離子交換器
一、概述
混合離子交換器是用于初級(jí)純水的進(jìn)一步精制。一般設(shè)置于陰、陽(yáng)離子交換器之后,也可設(shè)置在電滲析或反滲透后串聯(lián)使用。出水水質(zhì)可達(dá)到SiO2≤0.02 mg/L,導(dǎo)電度≤0.02µS/cm,處理后的高純水可供高壓鋼爐、電子、醫(yī)藥、造紙、化工和石油等工業(yè)部門。
二、工作原理
混合離子交換法,就是把陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂放在同一個(gè)交換器中,將它們混合,所以可看成是由無(wú)數(shù)陰、陽(yáng)交換樹(shù)脂交錯(cuò)排列的多級(jí)式復(fù)床。水中所含鹽類的陰、陽(yáng)離子通過(guò)該交換器,則被樹(shù)脂交換,而獲得要求的水。
在混床中,由于陰、陽(yáng)樹(shù)脂是相互均勻的,所以其陰、陽(yáng)離子交換反應(yīng)幾乎同時(shí)進(jìn)行?;蛘哒f(shuō),水的陽(yáng)離子交換和陰離子交換是多次交錯(cuò)進(jìn)行的。經(jīng)H型交換所產(chǎn)生的H+和OH-都不能積累起來(lái),基本上沒(méi)有反離子的影響,交換進(jìn)行得比較。
其反應(yīng)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(nèi)再生法。再生時(shí)利用兩種樹(shù)脂的比重不同,用反洗使陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂完全分離,陽(yáng)樹(shù)脂沉積在下,陰樹(shù)脂浮在上面,然后陽(yáng)樹(shù)脂用鹽酸(或硫酸)再生,陰樹(shù)脂用燒堿再生。
三、技術(shù)數(shù)據(jù)表
設(shè)備名稱 |
混合離子交換器 |
運(yùn)行流速(m/h) |
40~60 |
反洗 |
流速(m/h) |
10 |
時(shí)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述
1、進(jìn)水裝置
在交換器上部設(shè)有進(jìn)水裝置,使水能均勻分布。
2、再生裝置
在陰離子交換樹(shù)脂上方設(shè)有進(jìn)液母管,進(jìn)液母管采用母支管形式,支管采用加強(qiáng)型T型繞絲管。陰離子交換樹(shù)脂再生用堿液即由該進(jìn)液母管送入。再生陽(yáng)離子交換樹(shù)脂用的酸液由底部排水裝置進(jìn)入,再生酸、堿廢液均由中排口排出。
3、中排裝置
中排裝置設(shè)置在陰、陽(yáng)樹(shù)脂的分界面上,用于排泄再生時(shí)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(qiáng)型T型繞絲管。
4、排水裝置
均采用多孔板上裝設(shè)水帽,多孔板采用鋼襯膠。
另外,在陰陽(yáng)樹(shù)脂分界面外、樹(shù)脂表面處及大反洗膨脹高度處各設(shè)視鏡一個(gè),用以觀察樹(shù)脂表面及反洗樹(shù)脂的情況。
筒體上部設(shè)樹(shù)脂輸入口,在筒體下部近多孔板處設(shè)樹(shù)脂卸出口。樹(shù)脂的輸入和卸出均可采用水力輸送。
五、運(yùn)行及再生操作
程序控制表
閥門名稱
狀態(tài)步驟 |
進(jìn)
水
口
k1 |
出
水
口
k2 |
反
洗
進(jìn)
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(jìn)
口
k7 |
進(jìn)
酸
口
k8 |
進(jìn)
堿
口
k9 |
排
氣
口
k10 |
控制指標(biāo) |
參考數(shù)據(jù) |
1 |
運(yùn) 行 |
∨ |
∨ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
流速40~60m/h |
2 |
反洗分層 |
- |
- |
∨ |
∨ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
流速10 m/h、15min |
3 |
沉 降 |
- |
- |
- |
- |
∨ |
- |
- |
- |
- |
∨ |
5~10min |
4 |
強(qiáng)迫沉降 |
∨ |
- |
- |
- |
∨ |
- |
- |
- |
- |
- |
|
5 |
預(yù) 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(shù)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(kāi)啟狀態(tài),“-” 表示閥門關(guān)閉狀態(tài)。
1、運(yùn)行操作
啟動(dòng)前檢查:
(1)設(shè)備處于備用,各閥門處于關(guān)閉位置。
(2)流量表、壓力表完好,考克開(kāi)啟。
(3)級(jí)除鹽水箱水位在1/2以上(或根據(jù)二級(jí)水位情況決定)。
啟動(dòng)與停止操作:
啟動(dòng):
(1)除鹽泵投入運(yùn)行,開(kāi)進(jìn)水門k1,空氣門k10,當(dāng)空氣門出水即關(guān)閉。
(2)開(kāi)正洗排水門k5,沖洗至出水符合標(biāo)準(zhǔn)。
(3)關(guān)正洗排水門k5,開(kāi)出水門k2,向二級(jí)水箱送水,并調(diào)整流量至需要值。
停止:
關(guān)出水門k2,進(jìn)水門k1,停止除鹽泵運(yùn)行。
運(yùn)行維護(hù)及監(jiān)督:
(1)運(yùn)行中每2小時(shí)取樣化驗(yàn)SiO2,電導(dǎo)率一次,臨近失效增加分析次數(shù)。
(2)運(yùn)行中應(yīng)檢查各表計(jì)指示正常,級(jí)水箱水位供應(yīng)充足。
(3)檢查樹(shù)脂捕捉器內(nèi)是否有樹(shù)脂漏出。
(4)增減負(fù)荷應(yīng)緩慢進(jìn)行。
2、再生操作
再生前準(zhǔn)備:
(1)按照規(guī)定日期或出水質(zhì)量下降,即將堿,酸分別壓入計(jì)量箱內(nèi)。
(2)準(zhǔn)備好再生所需藥品、儀器、記錄表單等。
再生操作:
按規(guī)定日期或出水質(zhì)量下降,即進(jìn)行再生,再生操作如下:
a.反洗分層:
關(guān)出水門k2,進(jìn)水門k1,硅表取樣門待塔內(nèi)壓力降為0時(shí)二次關(guān)閉出水門k2,開(kāi)反洗進(jìn)水門k3,反洗排水門k4,流量由小至大,待樹(shù)脂層松動(dòng)膨脹后,增加至30—40t/h樹(shù)脂層上升至上窺視孔時(shí),穩(wěn)定流量同時(shí)觀察下窺視孔樹(shù)脂情況,分層一段時(shí)間,每隔2分鐘,降低流量5 t/h,下窺視孔樹(shù)脂界面明顯時(shí),關(guān)閉反洗進(jìn)水門k3,關(guān)反洗排水門k4,停止除鹽泵運(yùn)行,反洗結(jié)束,分層效果不明顯可重新分層。
b.靜置放水:
待樹(shù)脂沉降下來(lái)以后,開(kāi)空氣門k10,正洗排水門k5,將水放至上窺視孔中心線處,關(guān)閉正洗排水門k5,空氣門k10。
c.陰樹(shù)脂進(jìn)堿:
除鹽泵投運(yùn),開(kāi)酸、堿計(jì)量箱出口門,開(kāi)混床進(jìn)堿門k9、進(jìn)酸門k8,開(kāi)堿噴射器進(jìn)水門,酸噴射器進(jìn)水門,流量全部調(diào)整在5—8t/h,開(kāi)中間排水門k6,以中間排水門控制器內(nèi)液位穩(wěn)定在上窺視孔中心,開(kāi)噴射器進(jìn)堿門,進(jìn)堿濃度2—3%,流速2—4m/h。
d.陰樹(shù)脂置換:
進(jìn)堿結(jié)束后,關(guān)噴射器進(jìn)堿門,關(guān)堿計(jì)量箱出口門,繼續(xù)進(jìn)水,進(jìn)行沖洗置換至出水堿度<0.5mmol/L。
e.陽(yáng)樹(shù)脂進(jìn)酸:
開(kāi)噴射器進(jìn)酸門,進(jìn)酸濃度2—3%,流速2—4米/時(shí)。
f.陽(yáng)樹(shù)脂置換:
進(jìn)酸結(jié)束后,關(guān)噴射器進(jìn)酸門,酸計(jì)量箱出口門,繼續(xù)進(jìn)水,進(jìn)行沖洗置換至出水酸度≤0.5mmol/L關(guān)堿噴射器進(jìn)水門,進(jìn)堿門k9,酸噴射進(jìn)水門,進(jìn)酸門k8,中間排水門k6,置換結(jié)束。
g.陰、陽(yáng)樹(shù)脂串聯(lián)正洗:
開(kāi)進(jìn)水門k1,當(dāng)空氣門k10出水后,關(guān)閉空氣門k10,開(kāi)正洗排水門k5,調(diào)整流量65t/h,沖洗至出水導(dǎo)電度<1.0 µS/cm(正洗排水門取樣)關(guān)正洗排水門k5、進(jìn)水門k1,停除鹽泵運(yùn)行。
h.放水:開(kāi)空氣門k10,正洗排水門k5,將水放至高出樹(shù)脂層10公分處,關(guān)正洗排水門k5。
i.混合樹(shù)脂:
空壓機(jī)投運(yùn),開(kāi)混床進(jìn)氣門k7,保持器內(nèi)壓力0.1—0.2MPa,時(shí)間10分鐘左右,從窺視孔看到樹(shù)脂混合均勻后,關(guān)進(jìn)氣門k7,??諌簷C(jī)運(yùn)行。
j.混合后正洗:
除鹽泵投入運(yùn)行,開(kāi)進(jìn)水門k1,待空氣門出水后即關(guān)閉。開(kāi)正洗排水門k5調(diào)整流量65t/h,開(kāi)硅表取樣門取樣合格,此時(shí)開(kāi)出水門k2,關(guān)正洗排水門k5,設(shè)備投入運(yùn)行,或停止運(yùn)行列為備用。
維護(hù)及監(jiān)督:
(1)進(jìn)酸、堿及置換期間須控制器內(nèi)水位穩(wěn)定,不得忽高忽低。
(2)應(yīng)經(jīng)常檢查中間排水,底部排水是否有跑樹(shù)脂現(xiàn)象。
(3)如分層效果不明顯,可進(jìn)堿5—10升以增加陰、陽(yáng)樹(shù)脂比重差。
(4)當(dāng)塔內(nèi)快要滿水時(shí),應(yīng)適當(dāng)關(guān)小進(jìn)水門,慢慢進(jìn)水,以防設(shè)備受力而損壞。
(5)待樹(shù)脂沉降放水時(shí)對(duì)出口一、二道門進(jìn)行二次關(guān)閉。
六、安裝要點(diǎn)
1、設(shè)備安裝前根據(jù)發(fā)貨清單清點(diǎn)設(shè)備、部件數(shù)量。檢查設(shè)備是否在運(yùn)輸中損壞。并檢查設(shè)備襯膠面有無(wú)損壞、擦傷。
2、設(shè)備就位后運(yùn)行前檢查內(nèi)部中排裝置、堿液分配裝置、水帽有無(wú)松動(dòng),有無(wú)漏裝的零部件。