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离子交换过滤器

一、设备简介:
    离子交换是水处理技术中最常用的一种,离子交换器是利用阴阳离子交换树脂的选择性及平衡反应原理除去水中的电解质离子的一种水处理设备,在水处理的应用方面最为广泛,特别是高纯水制取的必备设备。
    离子交换是通过离子交换树脂在电解质溶液中进行的,可去除水中的各种阴、阳离子,是目前制备高纯水工艺流程中不可替代的手段。
    离子交换器分为阳离子交换器、阴离子交换器等。
    当原水通过离子交换柱时,水中的阳离子和水中的阴离子(HCO-等离子)与交换柱中的阳树脂的H+离子和阴树脂的OH-离子进行交换,从而达到脱盐的目的。阳、阴混柱的不同组合可使水质达到更高的要求。

二、工作原理
(1)阳离子交换器
    当原水进入装有H型的阳离子交换树脂的阳离子交换器,使水中含有的各种阳离子和离子交换树脂上的H+发生如下反应:
                                  Fe3+3HR-→FeR+3H+
                                  Ca2++2HR-→CaR+2H+
                                  Mg2++2HR-→MgR+2H+
                                  Na++HR-→Na+H+
    上述反应的结果是水中的各种阳离子(Fe3、Ca2+、Mg2+、Na+)被吸附在离子交换树脂上,而离子交换树脂上的H+,它和水中各种阴离子发生作用
生成各种酸类。
    如:H2SO4 H2CO3 HCI H2SiO3等
    由此可见,经阳-阴离子交换处理后,水中的各种离子几乎除去,一般可除去水中含盐量99%以上。
(2)阴离子交换器
    阳离子交换后带有酸性的水进入装有OH型阴离子交换树脂的阴离子交换器,发生如下反应:
                                  H2SO4+2ROH-→R2SO4+2H2O
 
                                  H2CO3+2ROH-
→R2CO3+2H2O
                                  HCI+ROH-→RCI+H2O
                                  H2SiO3+ROH-→RHSiO3+H2O
    由此可见,经阳-阴离子交换处理后,水中的各种离子几乎除去,一般可除去水中含盐量99%以上。
三、结构简述
(1)进水装置
    在交换器上部设有进水装置使水能均匀分布。
(2)中排装置
    中排装置设置在阳(阴)树脂和压脂层的分界面上,用于排泄再生时酸(碱)废液和进小反洗水,型式为DN500~600型中排为双母管式:DN800~DN3200型为支管母管式,管上开小孔,管外包覆塑料窗纱及60目尼龙网各一层。材料均为1Cr18Ni9Ti。
(3)排水装置
    DN1200及以下设备采用多孔板上装设宝塔式ABS型滤水帽,DN1500及以上设备有多孔板上装滤帽和砂垫层两种形式,多孔板材按设备规格不同而异,DN500~DN600型用硬聚氯乙烯制作,DN800~DN3200型采用钢衬胶。 另外,在交换器下部排水帽出,树脂面处及最大反洗膨胀高度处各设视镜一个,用以观察体内工况。筒体上部设树脂输入口,在筒体下部近多孔板处设树脂卸出口。树脂的输入和卸出均可采用水力输送。
四、使用方法
(1)树脂处理
    树脂在未装进交换器之前,首先应进行筛选,再用8~10%的NaCI溶液浸泡20小时,放掉食盐水,用水冲洗树脂,自至出水不呈黄色为止。或用5%的 HCI溶液浸泡2~4小时,放掉酸液后,用水冲洗树脂至排水接近中性为止。将树脂装入设备到规定高度,树脂装好后进行一次反冲洗。
(2)运行
    设备内须保持一定高度的水垫层,以防止进水直接冲击树脂层上的压脂层。 投入运行前必须进行正洗,打开进水阀(D1)和排气阀,当水已满时关闭排气阀,打开正洗排水阀(D5),至水质合格再转入运行,即关闭正洗排水阀(D5),打开出水阀(D2)。
(3)再生
    当出水水质超过指标或产生了一定体积的脱盐水后,离子交换器需进行再生,再生的步骤如下:
    (a)小反洗:再生前应对中间排液管上面的压脂层进行小反洗,洗去运行时积聚在压脂层和中间排液装置上的污物,即打开小反洗进水阀(D7)和反洗排水阀(D4),反洗流速一般为5~10米/时,时间约15分钟。小反洗结束后,关闭小反洗进水阀(D7)及反洗排水阀(D4)。
    (b)进再生液:打开再生液阀(D6)及中间排液阀(D8),再生液由低部进入,废液由中排口排出。为保证再生效果,应控制一定的再生液浓度及再生流速。
    (c)小正洗:在进再生液的过程中,有部分废酸(碱)渗入压脂层中,为了节省正洗耗水量及缩短正洗时间,在正洗之前,用小正洗的方法将这部分废液洗去。小正洗时,打开进水阀(D1),然后打开中间排液阀(D8),水从中排安装排出,流速控制在10~15米/时,时间约5~10分钟。
(4)正洗
    小正洗结束后,关闭中间排液阀(D8),开启正洗排水阀(D5)进行正洗,流速同运行流速,待出水水质符合要求时即关闭排污阀(D5),打开出水阀(D2)投入运行。
(5)大反洗
    由于交换剂被压实、污染等会影响正常工作,所以在运行若干周期后必须进行一次大反洗,大反洗的间隔周期可根据本厂的进水浊度、出水质量、运行压差和交换容量等情况而定,一般运行10~20周期进行一次,大反洗后交换剂层被打乱,为了恢复正常交换容量,在大反洗后的第一次再生时,再生剂要比正常时增加 0.5~1.0倍。大反洗时,打开大反洗进水阀(D3),阀门要由小到大,反洗强度控制在反洗视镜的中心线为准,打开反洗排水阀
(D4)进行反洗。反洗时间约为10~15分钟。
五.设备规范
(1)设计压力:0.59MPa 试验压力:0.88MPa
(2)运行流速:固定床:15~25m/h 浮动床:40~50m/h 阴、阳混合床:40~120m/h
(3)工作温度:5~50℃
(4)出水品质:软化水设备:硬度≤0.03ml/L 一级纯水设备:电导率<10-3s/m
(5)进水浊度:≤5mg/L
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