離子交換除鹽水處理器的失效控制

1、離子交換除鹽水處理器的失效控制口期：2005-04-16 來自：工業(yè)水處理摘要：介紹以一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)為基礎(chǔ)的常用固定床離子交換除鹽水處理器的失效檢測和控 制方法，并提出改進(jìn)措沌。離子交換除鹽水處理最簡單的流程為陽床陰床組成的一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)。仃的一級復(fù)床除 鹽系統(tǒng)采用單元制，即每套一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)包括陽床、（除碳器）、陰床各一臺，在離子交 換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生；還有的一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)采用 母管制，即陽床與陽床或陰床與陰床是并聯(lián)運行的，哪一臺交換器失效就再生哪一臺。1檢測和控制原理強(qiáng)酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為：fe3+>ai3+>ca

2、2+>mg2+>na+>h+；山 此可知，水中金屬離子na+被吸附的能力最弱，所以當(dāng)離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐 漸下移，h+最后被其他陽離子置換下來，當(dāng)保護(hù)層穿透時，首先泄漏的是最下層的na+；因此 監(jiān)怦陽離子交換器失效是以漏鈉為標(biāo)準(zhǔn)的；其反應(yīng)方程為（a代表金屬陽離子,r為樹脂基團(tuán)）：an+ +nrh=rna+n h+hco3- + h+ =h2o+co2 t強(qiáng)堿性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：so42->no3->ci->oh->hco3->hsio3- 0 由此可知，hsio3-的吸附能力最弱，所以當(dāng)離子交換時樹脂層的各種離子吸

3、附層逐漸下移，oh-. 被其他陰離子置換卜來，當(dāng)保護(hù)層穿透時，肖先泄漏的是最下層的hsio3；因此監(jiān)督陰離子交 換器失效是以漏硅為標(biāo)準(zhǔn)的；其反應(yīng)方程為（b代表酸根陰離子，r為樹脂基團(tuán)）：bm 4-mroh=rmb4-moh-2控制點和控制方法由于母管制系統(tǒng)包含了單元制系統(tǒng)，而h它具有能充分使用樹脂、提高交換器的出水能力、 降低酸堿消耗等優(yōu)點，我們在研究中主耍討論以這種結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的離子交換除鹽水處理系統(tǒng)。以成都牛物制品研究所蛋白分離車間純水站為例，該系統(tǒng)為母管制水處理系統(tǒng)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 為：砂濾一活性炭過濾一粗濾一陽床一一陰一二陰一混床一精濾一純水罐，系統(tǒng)產(chǎn)水能力為5 t/ h,在系統(tǒng)的失效控制研

4、究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統(tǒng) 的優(yōu)點對系統(tǒng)進(jìn)行失效控制。以下是該車間第一套水處理器的一陰（即1.1陰）在一個運行周期中的部分?jǐn)?shù)據(jù)：表1一陰運行周期屮的部分?jǐn)?shù)據(jù)供水離子柱電導(dǎo)率（ps/cm）供水禽子拄電導(dǎo)率（us.1.1陽-1.1陰4.991,1陽-1.1陰3.001.1陽-1.1陰4.471.邛日陰3.051.1陽-1.1陰3.591.1陽.1陰3.091.1陽-1.1陰3.30l.lpb-1.12.571.1陽-1.1陰3.271,1陽-1.1陰2.221.1陽-1.1陰3.26l1陽1,1陰（2.1陽陰）4.93(4.05)1.11.1陽-1.1陰3.15

5、2.1陽.1陰3.521.1陽-1.1陰2.892,1陽-1.1陰3.441.1陽-1,1陰3.80陽-1.1陰2.281.1陽-1,1陰3.82陽陰2.161.1陽-1.1陰3.682,1陽陰2.031.1陽-1.1陰3.13n1陽-1.1陰5.12以上數(shù)據(jù)均為車間實際運行記錄數(shù)據(jù)，11陰出水供給1.2陰后出水電導(dǎo)率保證在3|js/cm 以f,結(jié)合末級混床，最終出水水質(zhì)一直保持在o.lps/cm0.5|js/cmo根據(jù)以上數(shù)據(jù)和該車間純 化水檢測報告，我們進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（25度，不間斷運行）后，繪制了三種情況下的水質(zhì)曲線 圖（分別如下）：圖1陽床出水水質(zhì)從圖1、圖2町見：（1） r0對各有機(jī)

6、溶質(zhì)的去除率大于nf膜。（2）不同有機(jī)溶質(zhì)的去 除率不相同，冇的甚至相差很大（例如，ro和nf膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%. 8 1.45%,而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%）。3出水水質(zhì)原水經(jīng)一級復(fù)床除鹽后，電導(dǎo)率（25°c）低于1 ops/cm,水屮硅含量低于loopg/lo3.1陽床出水水質(zhì)圖1屮b點以前三條曲線都迅速下降，表叨離了交換器屮樹脂再生后，正洗時出水屮各種 雜質(zhì)的含量（酸度、鈉離子濃度和哽度）都迅速卜降，當(dāng)出水水質(zhì)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)（如b點） 時就可以投入運行。所以，在ba段運行期間，陽床出水呈酸性，而且棊本呈緩慢變化趨勢。運 行至a

7、點時，陽床開始有陽離子穿透，根據(jù)離子交換活性知道，最先泄漏出的是鈉離子；在除鹽 系統(tǒng)小，為了除去水小h+以外的所育陽離子，強(qiáng)酸性離子交換器必須在有鈉泄漏時停止運行（一 般此時出水的酸度接近中性），并跡行再生，如圖1的a點位置，此點為鈉離子穿透點。3.2陰床出水水質(zhì)由于離子交換除鹽系統(tǒng)中陰床始終是陽床的后級，所以陰離子交換器的水質(zhì)變化分兩種情 況： 陽床正常運行時，陰床先失效時的陰床出水水質(zhì)陰床出水水質(zhì)見圖2, b點以前兒條曲線迅速下降，表明再生后正洗時，水中雜質(zhì)迅速下降h至 達(dá)到運行的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，ba區(qū)間為穩(wěn)足交換運行期，出水水質(zhì)的ph值為79,電導(dǎo)率5ps/ cm,含硅量（以sio2計）為

8、20-50|jg/lo運行至a點后，陰床開始失效，但陽床仍在止常運行。 此時，陰床由于酸泄漏，故ph值下降；與此同時，陰床出水中的硅含量和電導(dǎo)率增加。 陽床先失效時，陰床出水水質(zhì)如圖3復(fù)床系統(tǒng)運行到a點，陽床開始失效，但陰床仍在正常運行。此時陽床漏出的na+流 經(jīng)陰床，在陰床的岀水中禽冇naoh,使陰床出水ph值升髙，并對強(qiáng)堿性陰樹脂對hsio3-的吸 附產(chǎn)生干擾作用，使出水的含硅量増加，其反應(yīng)為：rhsio3+naoh=roh+nahsio3圖3：陽床先火效時陰床出水水質(zhì)4結(jié)論和改進(jìn)方法（1）當(dāng)陽床接近失效時，水中na+的含量逐漸增加，從而彩響陰離子交換器，在對純化水水 質(zhì)要求不是很高時（如醫(yī)藥行業(yè)等），可以通過控制陽床出水的酸度（母管制）和陰床的出水電 導(dǎo)率（一級復(fù)床）來控制陽床的失效。山于陽床產(chǎn)水中溶解有c02 ,未經(jīng)過排除進(jìn)入陰床，在 陰床中與0h反應(yīng)，影響陰床處理能力，因此，可以在陽床和陰床z間加裝除碳器。（2）