软化水离子交换树脂是依据离子交换树脂原理开发的对水质进行软化的专用树脂(故简称软化水树脂),以钠形式存在,属于强酸性阳离子交换树脂,作用是通过离子交换技术使水的硬度小于50mg/L(CaCO3),可达到软化水后的使用标准,如用来煮咖啡、泡茶、养花、养鱼、煮饭等。
软化水离子交换树脂工作原理:
水中的Ca2+、Ma2+含量在0.4mmol/L以上时称为硬水,如果硬水中含有HCO3-时,则加热时会产生CaCO3和MgCO3沉淀,某些水处理设备在使用这种水时在运行中会有结垢,造成危害,这就需要进行硬水的软化。
软化水离子交换树脂主要是运用了离子交换法的工作原理,通过树脂本身的官能团与水中的钙、镁离子通过静电的作用进行吸咐,去除水中的钙离子和镁离子;水中的钙、镁离子与树脂中的Na+相交换,从而把钙、镁离子吸附水到自身的表面,使水得到软化。交换过程中反应原理方程式如下:
2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+
2RNa+Mg2+=R2Mg+2Na+
即水经过软化水离子交换树脂后水中的Ca+、Mg+被置换成Na+,所以此原理也成为钠离子交换软化水原理或树脂交换软化水原理、离子交换树脂软化水的原理。
注:1、软化水水处理中,只有阳离子参与交换反应的,称阳离子交换水处理;只有阴离子参与交换反应的,称阴离子交换水处理;既有阳离子又有阴离子参与交换反应的,称阳、阴离子交换水处理。由于原水的水质千差万别,而对出水水质的要求又多种多样,所以有许多种类型的离子交换树脂及某组合的水处理方法,采用这些水处理方法而使原水软化、除碱和除盐。离子交换剂中参与交换反应的离子是钠离子Na+时,此方法称为钠(Na)型离子交换法,此交换剂称为钠(Na)型阳离子交换剂,相类似的,有氢(H)型离子交换法及氢(H)型阳离子交换剂等。
2、软化水系统一般以减少水中的钙镁离子的含量为主、有些软化系统还可以去掉水中的碳酸盐,甚至还可以降低水中阴阳离子的含量。
软化水离子交换树脂的种类及特点:
食品级软化水树脂:食品级的更加注重的是安全问题,在生产时所用的原料不会含有有毒物质,而且使用中长期浸泡在水里也不会产生有毒物质是一种相对安全的树脂,出水水质稳定,可以直接饮用;食品级软化水树脂再生效率高,使用寿命长,颗粒均匀,抗污染性好,吸附能力强,价格比工业级软化树脂高。
工业级软化水树脂:工业级的在生产时更加注重其机械强度,生产时可能会用到苯,使用过程中可能会产生一些有毒物质,所以不可用于食品方面;工业级软化水树脂物理化学性能稳定、交换容量高、密度变化小、工作温度范围广,可多次再生使用,价格比食品级软化树脂要便宜。
软化水离子交换树脂的再生
软化水离子交换树脂与水中的金属离子的反应是可逆的所以是可以再生的,当树脂使用一段时间后就会达到一种饱和的状态而产生废树脂,这时候要对树脂进行再生,如果不对其进行再生操作,就会导致达不到出水标准,继而影响水的使用。
再生原理过程反应如下(再生剂为价廉货广的食盐溶液):
R2Ca+2NaC1=2Na+CaC12R2Mg+2NaC1=2Wa+MeC12
软化水离子交换树脂使用指标
1、外观:金黄色球状颗粒
2、出厂形式:钠型
3、含水量:46-52%
4、全交换容量(mmol/g): 4.5
5、湿视密度 (g/ml): 0.77-0.87
6、湿真密度 (g/ml) :1.24-1.28
7、粒度(0.315-1.25mm) :≥95
8、磨后圆球率%: ≥95
9、PH范围:1-14
10、最高使用温度:≤120°C
11、型变膨胀率(H+—Na+):8-10%
12、再生液浓度:NaCl:3-10%;HCl:4-5%;NaOH:4-5%
13、再生液用量:NaCl(8-10%),树脂体积=1.5-2:1
HC1(4-5%),树脂体积=2-3:1
NaOH(4-5%),树脂体积=2-3:1
14、再生液流速:5-8m/h
15、再生接触时间:30-60min
16、正洗流速:10-20m/h
17、正洗时间:约30min
18、运行流速:10-40m/h
注:软化水树脂的外观为金黄色透明圆球颗粒,由于凝胶型的树脂不能干燥存放,需靠一定的水分来维持产品内部微孔的扩张,所以产品带有一定量的游离水分,来保证树脂的优秀品质。
软化水离子交换树脂用途作用
软化水离子交换树脂主要起用途于交换水中的钙镁离子达到水质软化作用,应用于硬水软化、纯水制备、湿法冶金、稀有金属分离、抗生素提取等行业领域。
注:软水的作用好处
1、烧开水再也不会结水垢,电暖瓶可以放心使用;
2、做出的冰块,晶莹剔透,无异味;
3、软水洗浴,皮肤细腻爽滑;
4、花洒喷头再也不会堵塞,高档卫浴永保光泽;
5、软水洗衣服,告别柔软剂,柔软又蓬松;
6、独立供暖不结垢,热效率高,又安全;
7、生活用软水,节省大量洗涤用品,节省家务劳动时间。
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