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水軟化反應過程--鈉離子交換

閱讀:1782      發(fā)布時間:2015-2-28
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    軟化是運用離子交換的原理,用軟化器中的鈉離子交換樹脂吸附水中的鈣、鎂離子,釋放鈉離子,使水質(zhì)得到軟化的工作過程*自動化的水處理設備,水質(zhì)軟化的反應方程式為:(其中以R代表樹脂本體)
         2RNa+Ca2+=-R2Ca+2Na+         2RNa+Mg2+=R2Mg+2Na+
   吸附鈣、鎂離子飽和后的樹脂經(jīng)過鈉鹽溶液的處理,可重新轉(zhuǎn)化為鈉型而恢復其交換能力,這一再生過程的反應式為:
         R2Ca+2NaCl=2RNa+CaCl2       R2Mg+2NaCl=2RNa+MgCl2
   上述正向和反向離子交換的反復進行,就可使軟化水持續(xù)不斷地產(chǎn)生。

   ☆ 離子交換樹脂說明:
   PUROLITE C-100E為凝膠型聚苯乙烯磺酸基陽離子交換樹脂,系特級高純度產(chǎn)品,主要用于食品、釀造業(yè)、飲用水、食品加工用水制備等行業(yè),該產(chǎn)品的標準高于EEC所規(guī)定的要求,并且符合美國FDA條款中第22條D3.25部分。它具有較好的化學和物理穩(wěn)定性,強度高、流出物低,因此尤其適用于上述行業(yè)中。
                   
                  典型的理化性能

   聚合物骨架-----------------------------------------------聚苯乙烯-二乙烯苯
   功能基------------------------------------------------------聚苯乙烯磺酸基
   出廠型式--------------------------------------------------------------鈉型
   外觀----------------------------------------------------------淡色球壯顆粒
   水份(鈉型)-------------------------------------------------------46--50%
   粒度----------------------------------------------------+1.2<5%; -0.3mm<1%
   全交(鈉型)-----------------------------------------------≥1.9eq/L濕樹脂
         ----------------------------------------------≥4.5eq/kg干樹脂
   膨脹率(Na+→H+)-----------------------------------------------------≤5%
   pH穩(wěn)定性--------------------------------------------------------------0-14
   比重(鈉型)----------------------------------------------------------1.27
   操作溫度(鈉型)-----------------------------------------------------≤150℃

                   操作條件

   操作狀態(tài)     流速      液體        時間(分)     數(shù)量
   運行      8-40BV/h     進水 
   反洗      7-12m/h      進水(5-30℃)   5-20        1.5-4BV
   再生     2-7BV/h      8-20%NaCl      15-60       60-320gI
   淋洗(慢速)  2-7BV/h      進水        約30        2-4BV
   淋洗(快速)  8-40BV/h     進水        約30        3-10BV
   反洗展開率   50-75%
   設計淋洗空間   100%

   ☆ 水力學特性

   漂萊特C-100E用于軟化處理時運行效率由以下幾個參數(shù)決定:
     a) 所用再生劑的濃度和量
     b) 被處理水的總硬度和含量;
     c) 進水經(jīng)床層時的流速。
   在自來水的軟化中要求低再生水平和較高的除硬度的效果,在釀造行業(yè)或食品加工用水制備中,出水水質(zhì)要求硬度小于5ppm,這可以用每升樹脂用70-80g的鹽來獲得。
   在常規(guī)的操作條件下,硬度泄露值通常低于進水總硬度的1%,而工作交換容量也不受影響,除非進水中Na+(或其之一價離子)離子含量過高,大于可交換陽離子總數(shù)的25%。
   在較寬的運行條件下,運行工交與硬度泄露可由幾個方面得到。壓降與顆粒分布、床層深度、交換柱空隙率、流速及流體粘度有關。任何影響這些參數(shù)的因素都將影響壓降。Purolite C100E通常狀況下床層壓降與流速的關系可參閱資料說明。
   通過床層的壓降通常受到樹脂的分布、床層高度、離子交換柱的空間、進液的流速、粘性(與溫度有關)等這幾個因素的影響。

   ☆ 化學穩(wěn)定性及耐溫性
   Purolite C-100E不溶于低濃度和中等濃度的酸、堿以及一般的溶劑。然而應避免長時間接觸游離氯、次氯酸根及其它強氧化劑以防止鏈斷裂,這將導致樹脂含水量高,機械強度下降。與說有苯乙烯磺化樹脂一樣,鹽型(鈉型或堿土金屬型)耐溫到150℃,酸型在高于120℃時趨向于水解,磺酸基被羥基取代。

   ☆ 軟化工交計算
   如知道再生水平、進水成份及運動流速,那么工交與硬度泄漏就可從工交和泄漏曲線上得到如下所示:
進水成份
     陽離子      Ppm CaCo3     Meq/I    Gr/us.gal
     總硬度         400       8      23
     Na          100        2       5.8
     TDS總不溶物      500        10      28.8

   ☆ 運行條件
   再生水平:160g/I NaCl
   運行流速:25m/h
   泄漏終點:5ppm
   工交計算
   從圖示中得到基本工交CB,@160g/I NaCl=1.45 eq/l
   從圖示中得到修正系數(shù)C1=0.96 2.5m/h 和TDS500
   因此實際工交CB×C1=1.39eq/l
   然后按保險系數(shù)0.90計算,設計時工交為1.39×0.9=1.25eq/l

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