離子交換樹脂再生狀況影響因素的探析

劉元利

摘要：本文主要探討在一定工藝條件下，在生劑用量、溫度、濃度及流速對離子交換樹脂再生狀況的影響。

關鍵詞：再生劑 溫度 濃度 流速

1 理論分析

1.1 再生劑用量 離子交換反應是可逆的、如2RH+Ca2+——R2Ca+2H+當反應進行到失效后，為了恢復離子交換樹脂的交換能力就可以利用離子交換反應的可逆性，用硫酸溶液通過失效的離子交換樹脂，以恢復其交換能力，其反應式：R2Ca+2H+——2RH+Ca2+根據化學反應平衡原理，加大硫酸量，就相應提高了H+濃度、可以提高交換劑的再生程度，但當再生劑的量增加到一定程度后、再繼續增加再生劑、再生程度提高很少。

1.2 再生劑溫度 再生液的溫度對再生程度有較大的影響，因為提高再生液的溫度能改善樹脂的再生效果，強化洗脫率，能大大地改善對樹脂中鐵及氧化物的消除程度，同時還能減少運行時漏Na+提高陽交換器的運行周期，一般溫度為30℃-40℃。

1.3 再生液濃度 再生液濃度對再生程度也有很大影響。當再生劑用量一定時、在一定范圍內其濃度越高再生程度越高，當濃度達到一定值時再生交換劑交換容量的恢復程度可達一個最高值。但對于陽離子交換樹脂用硫酸再生時、如濃度過高、由于再生產物CaSO4在水中的溶解度較小，有沉淀在交換層中的危險，所以不能直接用濃度較大的硫酸再生。一般濃度<4%。

1.4 再生液流速 再生液流速是指再生溶液通過交換劑層的速度，它是影響再生程度的一個重要因素。維持適當的流速、實質上就是使再生液與交換劑之間有適當的接觸時間、以保證再生反應的進行。一般再生液的流速為3-8米/秒。

2 實例論證及討論

2.1 脫鹽設備的運行工藝條件 ①脫鹽水允許交換流速：15-25米/時。②控制終點：陽離子交換器出水殘Na+<500ug/L。③床型及構造：樹脂床直徑2.5米的固定床、上部進水裝置由母管（ф219）及兩側20根支管（ф57）構成，每根支管上鉆有數十個小孔，外包30目尼龍網作襯里蓬起，下部出水裝置ф500弓型多孔板、上面鋪石英砂墊層一米高。樹脂規格：陽交換器內裝001*7強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，粒度0.3-1.2。

2.2 再生工藝 ①固定床逆流再生、滿床交換。②再生：進再生劑用量、溫度、濃度、流速等諸因素的篩選。再生用工業硫酸，濃度要>92%。③置換：置換陽離子交換樹脂用運行陽交換器出水，流速調至4-6米/時，置換至排水酸度比運行陽離子交換器出水酸度高0.3mmol/L。④正洗：正洗水為一級過濾水，濁度<5mg/L。

2.3 試驗情況 對再生劑用量、溫度、濃度、流速做實驗，找出最佳操作條件。①為了減少實驗次數，選正交實驗方法。根據經驗、確定每個因素三個位級。②開展正交試驗，選用（L934）正交試驗表：

[ 因素

試驗號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

R

優水平

A

1(1200)

2（1300）

3（1400）

1

2

3

1

2

3

2.26

1.86

1.43

0.83

A3

B

1（20）

1

1

2（25）

2

2

3（30）

3

3

2.09

1.82

1.64

0.45

B3

C

3（1.0-2.0）

1（0.6-1.6）

2（0.8-1.8）

2

3

1

1

2

3

2.14

1.80

1.61

0.53

C3

D

2（5）

1（4）

3（6）

1

3

2

3

2

1

2.19

1.69

1.67

0.52

D3

酸耗（公斤/噸）

0.7

0.91

0.48

0.84

0.47

0.51

0.72

0.48

0.44

Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ

=5.55

]

③對試驗結果的分析 a直觀分析：從表中數據可清楚地看到九次試驗中效果最好的是第九次試驗。酸耗為A3 B3 C3 D1。b計算分析：可能好的位級組合為A3 B3 C3 D3該組合不在前九次試驗中，需要進一步驗證。c極差分析：各因素主次排列為A>C>D>B，既再生劑加入量是主要因素，其次是再生液濃度和流速，溫度是次要因素。d趨勢圖分析：

2.4 討論 試驗結果表明：樹脂的制水量、單耗是隨再生劑量增加而增加。這主要是由于再生交換是一個動態排代過程。提高再生劑量，可以增加排代容量，提高床的制水能力。但過多的增加再生劑量，并不能很好地提高制水能力。這說明再生劑的加入量是有一定限制的。實驗中已證實用1500公斤酸與1600公斤酸結果相同，考慮到經濟運行確定酸加入量為1500公斤。

3 結論

再生陽交換樹脂最佳工藝參數為：①再生進酸量：1500公斤。②再生液溫度30℃。③再生劑濃度1.0%-2.0%。④再生液流速7米/時。

參考文獻：

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