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離子交換設備

離子交換設備是一種傳統的、工藝成熟的脫鹽處理設備,其原理是在一定條件下,依靠離子交換劑(樹脂)所具有的某種離子和預處理水中同電性的離子相互交換而達到軟化、除堿、除鹽等功能。用于深度脫鹽處理,產水電阻率動態可達到18MΩ·cm。
簡介
市政自來水中通常含有種類、濃度不同的可溶性無機鹽類,在人類日常生活和工、農業生產中,對水中的無機鹽的種類和濃度均有不同的要求,所以必須對不符合標準的水進行脫鹽處理,傳統的除鹽方法采用的是陰、陽離子交換樹脂化學除鹽(離子交換設備)工藝,也叫復床處理工藝。
離子交換設備
離子交換設備介紹 離子交換的基本原理: 采用離子交換方法,可以把水中陽、陰離子去除。以氯化鈉(NaCl)代表水中無機鹽類,水質除鹽的基本反應式: 1.陽離子交換柱:R-H+Na+=R–Na+H+ 泉威離子交換設備 2.陰離子交換柱:R–OH+Cl-=R–Cl+OH- 陽、陰離子交換柱串聯以后稱為復合床,其總的反應式: R-H+R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O 由此得出,水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代,而反應生成物為H2O,故達到了去除水中鹽的作用。 3.混合離子交換柱(混床):將陽、陰床尚未交換的剩余鹽類進一步除去,由于通過混合離子交換后進入水中的H+和OH-立即生成電離度很低(H2O),幾乎不存在陽床或陰床交換時產生的逆交換現象,使交換反應進行得十分徹底,因而混合床的出水水質優于陽、陰離子交換柱串聯組成的復床所能達到的水質,能制取純度相當高的成品水。 4.離子交換設備是通過離子交換樹脂在電解質溶液中進行的,可去除水中的各種陰、陽離子,是制備高純水工藝流程中不可替代的手段。離子交換器分為陽離子交換器、陰離子交換器等。 當原水通過離子交換柱時,水中的陽離子和水中的陰離子(HCO-等離子)與交換柱中的陽樹脂的H+離子和陰樹脂的OH-離子進行交換,從而達到脫鹽的目的。陽、陰混柱的不同組合可使水質達到更高的要求。 應用領域: 1)水處理-離子交換設備 水處理領域離子交換樹脂的需求量很大,約占離子交換樹脂產量的90%,用于水中的各種陰陽離子的去除。離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上,其次是原子能、半導體、電子工業等。 2)食品工業 離子交換樹脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業裝置上。例如:高果糖漿的制造是由玉米中萃出淀粉后,再經水解反應,產生葡萄糖與果糖,而后經離子交換處理,可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業中的消耗量僅次于水處理。 3)制藥行業 制藥工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈霉素的開發成功即是突出的例子。 4)合成化學和石油化學工業 在有機合成中常用酸和堿作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。用離子交換樹脂代替無機酸、堿,同樣可進行上述反應,且優點更多。如樹脂可反復使用,產品容易分離,反應器不會被腐蝕,不污染環境,反應容易控制等。 甲基叔丁基醚(MTBE)的制備,就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑,由異丁烯與甲醇反應而成,代替了原有的可對環境造成嚴重污染的四乙基鉛。 5)環境保護 離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環境保護問題上。許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質,這些可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子,回收電影制片廢液里的有用物質等。 6)濕法冶金及其他 離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。
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去離子水原理: 去離子水:就是將水通過陽離子交換樹脂(常用的為苯乙烯型強酸性陽離子交換樹脂),則水中的陽離子被樹脂所吸收,樹脂上的陽離子H+被置換到水中,并和水中的陽離子組成相應的無機酸;含此種無機酸的水再通過陰離子交換樹脂(常用的為苯乙烯型強堿性陰離子)OH-被置換到水中,并和水中的H+結合成水,此即去離子水。去離子水在現代工業中有著非常廣泛的用途,使用去離子水,是我國很多行業提高產品質量的,趕超世界先進水平的重要手段之一。 由于去離子水中的離子數可以被人為的控制,從而,使它的電阻率、溶解度、腐蝕性、病毒細菌等物理、化學及病理等指標均得到良好的控制。在工業生產及實驗室的實驗中,如果涉及到使用水的工藝都被使用了去離子水,那么,許多參數會更接近設計或理想數據,產品質量將變得易于控制。 去離子水是通過陰、陽離子交換樹脂對水中的各種陰、陽離子進行置換的一種傳統水處理工藝,陰、陽離子交換樹脂按不同比例進行搭配可組成離子交換陽床系統,離子交換陰床系統及離子交換混床(復床)系統,而混床(復床)系統又通常是用在反滲透等水處理工藝之后用來制取超純水,高純水的終端工藝,他是用來制備超純水、高純水不可替代的手段之一。其出水電導率可低于1uS/cm以下,出水電阻率達到1MΩ.cm以上,根據不同的水質及使用要求,出水電阻率可控制在1~18MΩ.cm之間。被廣泛應用在電子、電力超純水,化工,電鍍超純水,鍋爐補給水及醫藥用超純水等工業超純水,高純水的制備上。 采用陰床,陽床,混床 去離子超純水處理設備采用反滲透主機加兩級混床 去離子超純水處理設備 離子交換樹脂的工作原理 采用離子交換方法,可以把水中呈離子態的陽、陰離子去除,以氯化鈉(NaCl)代表水中無機鹽類,水質除鹽的基本反應可以用下列方程式表達: 1、陽離子交換樹脂:R—H+Na+ R—Na+H+ 2、陰離子交換樹脂:R—OH+Cl- R—Cl+OH- 陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成: RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O 由此可看出,水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代,而反應生成物只有H2O,故達到了去除水中鹽的作用。 離子交換陰樹脂 離子交換陽樹脂 離子交換拋光樹脂 離子交換柱 離子交換樹脂的預處理 陽離子交換樹脂的預處理 先用清水對樹脂進行沖洗,然后用4~5%的HCl和NaOH在交換柱中依次交替浸泡2~4小時,在酸堿之間用大量清水淋洗至出水接近中性,如此重復2~3次,每次酸堿用量為樹脂體積的2倍。最后一次處理應用4~5%的HCl溶液進行,放盡酸液,用清水淋洗至中性即可待用。 陰離子交換樹脂的預處理 先用清水對樹脂進行沖洗,然后用4 ~5%的NaOH和HCl在交換柱中依次交替浸泡2 ~4小時,在堿酸之間用大量清水淋洗至出水接近中性,如此重復2~3次,每次酸堿用量為樹脂體積的2倍。最后一次處理應用4~5%的NaOH溶液進行,用放盡堿液,用清水淋洗至中性即可待用。 碳鋼襯膠陽床+陰床+混床 離子交換超純水處理設備反滲透+1級混床 離子交換超純水小型反滲透+兩級混床 去離子交換超純水設備 離子交換樹脂再生工藝 離子交換樹脂在使用一段時間后,吸附的雜質接近飽和狀態,就要進行再生處理,使之恢復原來的組成和性能。國內樹脂的再生常用化學藥劑酸堿法使失效的樹脂恢復交換能力,酸的使用通常采用HCl或H2SO4,調配濃度為3-5%左右;堿的使用一般采用NaOH,調配濃度為3-5%左右。 一、去離子水設備反洗分層: 反洗流速10米/時,反洗時間15分鐘,以沉降后陽,陰樹脂層界面是否清晰判別分層效果。 二、進再生液: 用20分鐘左右的時間泵完所需的再生液,浸泡2-3個小時后采用正洗的方法,陰樹脂沖洗至出水堿度PH=8-9左右,陽樹脂沖洗至出水酸度PH=5-6左右。 三混合: 從底部進入氮氣(也可用壓縮空氣,真空抽氣等)進行混合,進氣壓0.1~0.15MPa,進氣量2.5~3.0米3/(米2·分),混合時間一般為5~10分種,以柱內樹脂充分混合為終點。 有機玻璃柱超純水 離子交換柱設備(4噸)有機玻璃柱超純水 離子交換柱設備(0.5噸)有機玻璃柱超純水 離子交換柱設備(1噸) 離子交換樹脂超純水制備工藝的特點及應用領域 離子交換設備是傳統的去離子水設備,它的產水水質穩定,造價相對較低。在以往的電廠鍋爐補給水都是采用陽床+陰床+混床處理工藝。 隨著反滲透、EDI等工藝的發展,離子交換設備操作復雜,不容易實現自動化,浪費酸堿,運行成本高等缺點更加突出,更多的應用于反滲透的深度處理。 小型的去離子水設備常采用有機玻璃交換柱,有利于觀察樹脂運行情況。如混合離子交換器再生分層是否充分,陽離子是否“中毒”等,樹脂損耗情況等。 大型的去離子水設備則采用碳鋼內襯環氧樹脂或襯膠,中間預留可視裝置,以便于離子再生時在線觀測再生液水位狀況。 1、工業超純水處理工藝,是目前工業用超純水的制備上應用最多的一種工藝之一。 2、食品工業離子交換樹脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業裝置上。 3、制藥工業去離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈霉素的開發成功即是突出的例子。 4、合成化學和石油化學工業在有機合成中常用酸和堿作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。 5、電鍍廢液中的金屬離子,回收電影制片廢液里的有用物質等。 6、濕法冶金及其他離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。 去離子水的處理步驟 從自來水到去離子水一般要經過幾步處理 : 1、先通過石英砂過濾顆粒較粗的雜質 2、然后高壓通過反滲透膜 3、最后一般還要經過一步紫外殺菌以去除水中的微生物 4、假如此時電阻率還沒有達到要求的話,可以再進行一次離子交換過程最高電阻率可達到18兆。 相對而言,蒸餾水只是先氣化再冷凝,其純度如電導率一般不如純度高的去離子水,半導體工業中用的大多數是高純度的去離子水設備。 離子交換設備工藝 1、預處理-反滲透-水箱-陽床-陰床-混合床-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-精制混床-精密過濾器-用水對象 2、預處理-一級反滲透-加藥機(PH調節)-中間水箱-二級反滲透-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-0.2或0.5μm精密過濾器-用水對象 3、預處理-反滲透-中間水箱-水泵-EDI裝置-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-0.2或0.5μm精密過濾器-用水對象 4、預處理-反滲透-中間水箱-水泵-EDI裝置-純化水箱-純水泵-紫外線殺菌器-精制混床-0.2或0.5μm精密過濾器-用水對象為滿足用戶需要,達到符合標準的水質,盡可能地減少各級的污染,在工藝設計上,取達國家自來水標準的水為源水,再設有介質過濾器,活性碳過濾器,精密過濾器等預處理系統、RO反滲透主機系統、離子交換混床系統等。
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