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离子交换树脂使用一段时间后,吸附的杂质接近饱和状态,就要进行再生处理,用离子交换树脂再生剂将树脂所吸附的离子和其他杂质洗脱除去,使之恢复原来的组成和性能,即是离子交换树脂再生。津南大化工在三十多年的离子交换树脂再生应用中,积累沉淀出了高效的树脂再生技术技能, 可为用户创造更高的离子交换树脂使用价值。
    
一、离子交换树脂再生原理和再生示意图
       离子交换树脂是一种聚合物,带有相应的功能基团,一般情况下,常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。 
       当水中的Ca2+、Mg2+含量高时,离子交换树脂可以释放出Na+,功能基团与Ca2+、Mg2+结合,这样水中的Ca2+、Mg2+离子含量降低,水的硬度下降,硬水就变为软水,如以RNa代表钠型树脂,其交换过程如下:       
                2RNa + Ca2+ = R2Ca + 2Na+  
                2RNa + Mg2+ = R2Mg + 2Na+  
       即水通过钠离子交换器后,水中的Ca+、Mg+被置换成Na+,当树脂上的大量功能基团与Ca2+、Mg2+结合后,树脂的软化能力下降,可以用价廉货广的离子交换树脂再生剂——食盐(氯化钠Nacl)溶液流过树脂,此时溶液中的钠离子含量高,功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合,这样树脂就恢复了交换能力,这个过程叫作“再生”,其过程反应如下:  

             R2Ca + 2NaCl = 2RNa + CaCl2  
             R2Mg + 2NaCl = 2RNa + MgCl2
       对照离子交换树脂再生的示意图,就更好理解其原理了——
                    
                                                                   
离子交换树脂再生示意图

二、离子交换树脂再生方法(即离子交换树脂如何再生):
       1、阳离子交换树脂再生 
         ①、配酸,比重≥3,同时将阳床内水全部放空;
         ②、打开进酸阀、上排阀,其他阀门全部关闭,打开酸泵;
         ③、待进酸液面超过树脂以上500px后,开启下排,下排流量和进酸流量相同,此时流量控制在600-1000L/h,进酸时间不低于40分钟。
        阳床清洗进酸完毕后可直接进行清洗,先开启砂过滤,精密过滤,精密过滤处于上排上进状态。放掉阳床进酸管道、上进管道内的残酸,方法是开启上进下进,下排开启进酸阀,此时将精密过滤出水阀打开、关闭上排阀,将进酸管道内的残酸冲洗到酸槽后关闭进酸阀;关闭阳床下进阀,开始进行清洗,清洗时打开阳床上排阀,阳床内的水须始终漫过树脂,注意不要使树脂失水;清洗到下排阀出水PH值为7左右(接近中性)为止。
       2、阴离子交换树脂再生
        ①、配碱,比重≥5,将阴床内水放空;
        ②、打开进碱阀、上排阀,其他阀门全部关闭,然后开启碱泵;
        ③、待碱液液面超过树脂500px后,开启下排,下排流量与进碱流量一致,此时流量控制在600-1000L/h,进碱时间不得少于60min,进碱完毕后放空阴床内碱液。
        阴床清洗时需打开中间水箱泵、风机,防止碱液倒流至中间水箱槽,然后将进碱管道内残碱冲洗到碱槽内及即可以开始阴床清洗;同阳床清洗一样,清洗到下排排出水PH值约为7(中性),测试电导率小于5即可。
     3、阴阳离子交换树脂同步再生
       ①、首先对混床内树脂进行分层:开启清洗阀、上排阀并启动清洗泵,此时分层开始;若分层困难,可进少量酸帮助树脂分层,在混床内树脂出现明显分层时分层完毕,再开启上进阀、中排阀(同时混床以前的阴、阳床正常开启运行)将阴离子交换树脂冲洗干净直至排出的水呈中性。
       ②、进酸进碱 
       配碱比重≥5、配酸比重≥3,碱液由上排进入,中排排出;酸液由下排进入、中排排出;进酸进碱在同步进行时,必须保证各泵的流量一致,泵流量应保持在600-1000L/h,时间不低于30min;阴、阳离子交换树脂再生完毕后进行清洗时清洗水分别从上排阀、下排阀进入,由中排阀排出,此时须确保清洗的同步进行以及进水流量的一致;待中排排水呈中性时清洗操作完毕。 
       进酸进碱也可以分别进行,按此操作再生时进酸、碱的方式、流量与时间和同步再生时一样。步骤如下:首先将混床内阴离子交换树脂柱内的水排空,再进碱对树脂进行再生,再生完毕后将阴树脂清洗干净直至排出的水呈中性,然后将阴离子交换树脂柱内的水排空;在进酸对阳离子交换树脂进行清洗时,也应先将阳树脂柱内水排空,再进酸液进行再生,再生完毕后将阳树脂清洗干净直至排出的水呈中性,随后也应将阳树脂柱内水排空。
      ③、阴阳离子交换树脂的混合
       清洗操作完毕后,开启压缩空气对阴、阳离子交换树脂进行混合,直至阴、阳离子交换树脂均匀混合为止,压缩空气压力范围为:0.15-0.25MPa。
       ④、阴、阳离子交换树脂混合完毕后再由上、下排进水对其进行清洗,水由中排排出。清洗至出水之电导率达到规定范围时即可将混床投入运行。
     4、树脂再生的特殊处理法:
       离子交换树脂在使用较长时间后,由于它所吸附的一部分杂质 ( 特别是大分子有机胶体物质 ) 不易被常规的再生处理所洗脱,其逐渐积累而将树脂污染,使树脂效能降低。此时要用特殊的方法处理,如:阳离子树脂受含氮的两性化合物污染,可用 4%NaOH溶液处理,将它溶解而排掉;阴离子树脂受有机物污染,可提高碱盐溶液中的 NaOH  浓度至0.5-1.0%,以溶解有机物。
     5、加速树脂再生
       按化学反应平衡原理,提高化学反应某一方物质的浓度,可促进反应向另一方进行,故提高再生液浓度可加速再生反应,并达到较高的再生水平。
       为加速树脂再生的化学反应,通常先将再生液加热至70-80℃。它通过树脂的流速一般为1-2BV/h,也可采用先快后慢的方法,以充分发挥再生剂的效能;再生时间约为一小时。随后用软水顺流冲洗树脂约一小时(水量约4BV),待洗水排清之后,再用水反洗,至洗出液无色、无混浊为.

三、树脂再生特性与树脂类型和结构有密切关系
       强酸性和强碱性树脂的再生比较困难,需用再生剂量比理论值高相当多;而弱酸性或弱碱性树脂则较易再生,所用再生剂量只需稍多于理论值。此外大孔型和交联度低的树脂较易再生,而凝胶型和交联度高的树脂则要较长的再生反应时间。 

四、树脂再生剂的种类应根据树脂的离子类型来选用,并适当选择价格较低的酸、碱或盐。
       1、钠型强酸性阳树脂可用10%NaCl溶液再生,用药量为其交换容量的2倍(用NaCl量为117g/l树脂);
       2、氢型强酸性树脂用强酸再生,用硫酸时要防止被树脂吸附的钙与硫酸反应生成硫酸钙沉淀物,为此宜先通入1-2%的稀硫酸再生;
       3、氯型强碱性树脂,主要以NaCl溶液来再生,但加入少量碱有助于将树脂吸附的色素和有机物溶解洗出,故通常使用含10%NaCl+0.2%NaOH的碱盐液再生,常规用量为每升树脂用150-200gNaCl,及3-4gaOH; 
       4、OH型强碱阴树脂则用4%NaOH溶液再生。 

五、提高离子交换树脂再生质量的方法
       1、选择合适的再生方式.
       一般逆流再生的效果比顺流再生效果好,动态再生比静态再生好。
      2、选择适中的离子交换树脂再生剂用量.
       当再生剂用量不足时,交换剂的再生度低,工作交换容量将受影响,制水周期缩短,交换器自耗水量增大,有时甚至会影响出水质量,适当增加再生剂的用量,可提高离子交换树脂的再生质量。对于刚出厂的树脂,再生剂的用量最好不要超过15%,否则,会造成结重难返,影响树脂的工作交换容量。
       3、选择合适的再生液浓度.
       一般为6%-10%较为合适。
       4、选择合适的再生液流速和接触树脂的时间.
       一般为3-5m/h;为了使再生时交换反应充分进行,一般认为再生液与交换树脂的接触时间应不少于30分钟。
       5、适当提高再生液温度.
       实践证明,离子交换树脂再生时,将再生液温度提高到50℃左右,可大大提高再生质量。特别是冬季,效果更加显著,但由于离子交换剂的热稳定性限制,再生液的温度也不可过高,否则,易使交换剂的交换基因分解,促使交换剂变质并影响其交换容量。
       6、用质量好的再生剂.
       如果再生剂质量不好,含有大量杂质离子,尤其是含有交换“反离子”,如食盐中硬度含量过高或水源中硬度含量过高,都会影响再生质量且出水水质也会受影响。

六、影响离子交换树脂再生的因素

       1、再生剂的质量
       离子交换树脂再生剂纯度越高,树脂的再生度越高,出水的离子泄露量越少,因此提高其再生剂纯度及运用软化水溶液可提高树脂再生。
       2、再生剂的用量
       从理论分析,离子交换树脂再生剂用量应与树脂工作交换容量相当,但实际上由于交换反应是可逆的,再生剂用量需远远超过理论用量才能满足足够的再生力度要求,再生剂的比耗增加,可以提高交换树脂的再生程度,但当比耗增加到一定程度后,再继续增加比例,再生程度提高很少,所以用过高的比耗也不经济,因此实际操作过程中通常再生剂用量为理论用量的3-4倍,树脂的工作交换容量可以恢复到原来的70%-80%。
                      
                               
再生液用量与再生效率的关系图
       3、再生剂的浓度
       一般而言,再生剂的浓度越大,再生程度越高,但当再生剂的用量一定时,再生剂浓度增高,会使再生液的体积流量减少,与树脂的接触时间缩短而且可能产生不均匀的再生反应,再生效果下降,导致制水周期缩短,再生次数增加,酸碱用量增大,所以生产上需要合理的控制再生剂的浓度。
       4、再生剂的流速
       再生剂的流速应控制适宜以保证再生反应充分,再生反应流速主要取决于离子的扩散速度,但同时与离子的价态有关,一般价态越高所需反应时间越长,再生剂流速过快,有利于离子的扩散,但却减少再生剂与树脂的接触时间,再生效果反而可能降低,流速太小则不利于离子扩散,再生效果也会受到影响.
       5、再生液的温度
       提高再生液的温度,能同时加快内扩散和外扩散,虽然对提高树脂再生效果有利,同时提高温度能大大改善对树脂中的铁、铜以及其氧化物和硅杂质的清除程度,但由于树脂热稳定性的限制,再生剂的温度不宜过高,一般控制在25-40度为宜。
       6、树脂层的高度
       全自动钠离子交换器罐体树脂层越低,因流速对其交换能力的影响就越大,当树脂层高度达到30英尺(762mm)时,树脂层高度造成的流速对其交换能力的影响可降到比较低的程度,因此一般建议树脂层高度大于30英尺(762mm).
       7、再生液的流量
       通常再生液流量越小获得的再生效果越好,但过低的再生液流量会使再生时间过长,易使再生剂绕过树脂表面再生,因此一般要求再生液流量在0.25-0.9gpm/ft3(或顺洗流量4-6m/h,逆流再生2-3m/h)。
       8、再生液的浓度
       根据离子平衡原理,再生液浓度提高,可以使树脂的交换能力提高, 但再生剂用量一定的条件下,再生液浓度过高,会缩短再生液与树脂的接触时间,从而降低了再生效果.一般盐液浓度控制在10%左右为宜。
       9、水与树脂的接触时间
       水与树脂的接触时间越长,交换越充分,但相对单位树脂的产水能力下降,接触的时间越短,交换越充分,单位树脂的交换能力下降,而单位树脂的产水能力提高。因此合理的接触时间对于软化器的经济运行非常重要,一般建议1.0-5.0gpm/ft3树脂或8-4bv/h。(每小时流量为树脂装载量的八至四十倍)。
       10、离子交换树脂的种类
       不同的树脂所提供的交换能力是不一样的,通常锅炉用全自动钠离子交换器要求使用的树脂其交联度不应低于7,交联度7也就是100公斤树脂中含有不低于7公斤的交联剂,交联度越高,树脂的强度越高。

七、 离子交换树脂再生废水液的处置
      离子交换树脂再生废水液一般采用用化学方法处理,使色素和其他有机物沉淀,除去杂质后再循环使用;用颗粒活性炭吸附,用次氯酸钠、次氯酸钙、氯气或臭氧将它氧化,用超过滤或反渗透法分离它的有机物,或用粉状树脂吸附,以及用微生物将其有色物降解,取得较好效果。

 

八、阴离子交换树脂三大再生条件
       阴离子交换树脂再生反洗是水处理设备中的重点,对树脂再生的影响有多个方面因素,比如树脂再生剂选择以及软化树脂再生液不同浓度等等。要想得到理想的再生效果,一定要时刻对树脂再生程序进行调整,进而确定哪种才是再生最佳条件。
       阴离子交换树脂再生条件
       1、再生剂不同种类
       一般时候,人们都以外盐酸再生性能好于硫酸,但其实不然,使用硫酸的资金投入小于盐酸。再生剂的纯度高,这样一来,树脂再生化好,特别是对阴树脂再生效果影响更大。
       2、再生剂投加量
       阴离子交换树脂再生剂使用多少是影响其再生的重要原因,再生剂投入量的概念是指一定体积的树脂用的再生剂的数量,单位为kg/m3(树脂)或g/L(树脂)。其实还有一种方法表示再生剂使用量,那就是估计获得单位作业容量需要的纯再生剂量。
       3、阴离子交换树脂再生液浓度
       树脂再生液的浓度高与低通常与树脂所选用的再生方式有着密切关系,一般来说,树脂顺流再生时其再生液浓度通常大于树脂逆流再生的时候。通常氯化氢以百分之三到百分之五5为最好,氢氧化钠通常百分之二到百分之四为宜。
       阴离子交换树脂最佳再生方式
       阴离子交换树脂代理商针对树脂再生方式给出三种不同方式,不同的代理商也会采用共同的再生方式,那就是自上而下移动,应用对流再生方法可以使出水水质达到最好,所以这是很多生产商最为喜欢的方法。
   
九、津南大化工将为您提供离子交换树脂再生更详尽、周到的服务.
               
       不论阳离子树脂还是阴离子树脂使用一段时间后被钙镁离子和碳酸根硫酸根等饱和(即离子交换树脂吸咐饱和后就需启动再生工艺,与树脂使用次数无关,所以无需离子交换树脂再生频率),所以再生目的是从饱和树脂中把结合上的阴阳离子拿下来,让它恢复处理水的能力,从而节省重复购买树脂的成本。在
离子交换树脂再生领域,津南大化工厂将为您提供更详尽、周到的服务。

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