图7-8 强碱阴离子交换器的运行过程曲线
(3)除硅条件 ①进水呈酸性。
②要求H离子交换器减少漏Na+量。若漏Na+量增加,则阴床出水碱度增大,会对除硅不利。
③要求OH离子交换器再生程度高。因为再生程度高,则工作交换容量就大,就有利于吸附硅酸。
2、弱碱阴树脂的工艺特性
弱碱树脂的选择性顺序为:OH->SO42->CrO42->NO3->Cl- 弱碱阴树脂能以强酸阴离子起交换反应,并且强酸根离子必须以酸的状态存在,而不是以中性盐状态存在。所以,除盐系统中,弱碱阴床往往设于强酸阳床之后。
(1)反应式如下:
(2)失效点
弱碱阴床以强酸根离子泄漏为失效点。正常出水中含有少量碳酸、硅酸及H交换器泄漏的Na+。电导率没有瞬时下降的情况,以电导率迅速上升为终点信号。见图7-9。
图7-9 弱碱阴离子交换器的运行过程曲线
(3)特点
①交换容量大。因为树脂单体结合的活性基团多,则交换容量较大。 ②再生容易,再生液比耗较小。 ③抗有机物污染。
一般可将弱碱阴床设在强碱阴床之前,吸附有机物,吸附强酸根,使强碱阴床主要用于除硅。这样可减轻强碱阴床的负荷,免受有机污染。
三、复床除盐
复床指阳离子、阴离子交换器串联使用的除盐系统。 1、强酸-脱气-强碱系统
强酸-脱气-强碱系统见图7-10。
图7-10 强酸-脱气-强碱系统
强碱阴床设于强酸阳床之后的原因在于:
(1)进水先经过阴床,容易生成CaCO3、Mg(OH)2沉积在树脂层内,使强碱树脂交换容量降低。
(2)阴床在酸性介质中易于进行离子交换,若进水先经过阴床,更不利于去除硅酸,因为强碱树脂对硅酸盐的吸附要比对硅酸的吸附差得多。
(3)原水先经过阴床,本应由除二氧化碳器去除的H2CO3,也由阴床承担,从而增加再生剂耗用量。
(4)强酸树脂抗污染能力比强碱树脂强。 2、强酸-弱碱-脱气系统
强酸-弱碱-脱气系统适用于无除硅要求的场合。 3、强酸-脱气-弱碱-强碱系统
强酸-脱气-弱碱-强碱系统见图7-11。
图7-11 强酸-脱气-弱碱-强碱系统
该系统适用于原水有机物含量较高、强酸阴离子含量较大的情况。
四、混合床除盐
混合床除盐指阳离子、阴离子交换树脂装填在同一交换器内的除盐系统。混合床除盐系统的出水纯度高,电阻率ρ=5~10MΩ·cm。
再生时将阳树脂、阴树脂分层再生,再生结束后将其均匀混合再进行离子交换。
下面用离子交换平衡的观点解释混床除盐出水纯度高的原因。
RH+ROH+NaCl=RNa+RCl+H2O 平衡常数为:
NaCl?RNa??RCl??H2O??RNa??H???RCl??OH???H2O?KH?KOHK??Na???Cl???RH??ROH???RH??Na????ROH??Cl????H???OH???KHO2
式中,KH2O—— 水的电离常数。水温22℃时,KH2O=1.6×10
NaNa KH —— 阳树脂的选择性系数。KH=1.5。
-16
。
ClCl KOH —— 阴树脂的选择性系数。Ⅰ型阴树脂KOH=15,Ⅱ型阴树脂
ClKOH=2。
所以,K=1.5×15÷(1.6×10-16)=1.4×1017。
可见,K>>1,反应进行很彻底,反应物能全部变成生成物,故混床出水纯度高。
五、双层床除盐
双层床除盐系统指在同一交换器内装填两种同性不同型的离子交换树脂,借助树脂湿真密度的差别,反洗分层后形成双层床。
双层床有两种:
(1)阳离子交换双层床。上层为弱酸树脂(111),湿真密度为1.12~1.15;下层为强酸树脂(001×7),湿真密度为1.27~1.30。
(2)阴离子交换双层床。上层为弱碱树脂(301×7),湿真密度为1.04;下层为强碱树脂(201×7),湿真密度为1.09。
再生时均采用逆流串联再生。