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水软化反应过程--钠离子交换
点击次数:504 发布时间:2015-02-28

    软化是运用离子交换的原理,用软化器中的钠离子交换树脂吸附水中的钙、镁离子,释放钠离子,使水质得到软化的工作过程完全自动化的水处理设备,水质软化的反应方程式为:(其中以R代表树脂本体)
         2RNa+Ca2+=-R2Ca+2Na+         2RNa+Mg2+=R2Mg+2Na+
   吸附钙、镁离子饱和后的树脂经过钠盐溶液的处理,可重新转化为钠型而恢复其交换能力,这一再生过程的反应式为:
         R2Ca+2NaCl=2RNa+CaCl2       R2Mg+2NaCl=2RNa+MgCl2
   上述正向和反向离子交换的反复进行,就可使软化水持续不断地产生。

   ☆ 离子交换树脂说明:
   PUROLITE C-100E为凝胶型聚苯乙烯磺酸基阳离子交换树脂,系特级高纯度产品,主要用于食品、酿造业、饮用水、食品加工用水制备等行业,该产品的标准高于EEC所规定的要求,并且符合美国FDA条款中第22条D3.25部分。它具有较好的化学和物理稳定性,强度高、流出物低,因此尤其适用于上述行业中。
                   
                  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
   出厂型式--------------------------------------------------------------钠型
   外观----------------------------------------------------------淡色球壮颗粒
   水份(钠型)-------------------------------------------------------46--50%
   粒度----------------------------------------------------+1.2<5%; -0.3mm<1%
   全交(钠型)-----------------------------------------------≥1.9eq/L湿树脂
         ----------------------------------------------≥4.5eq/kg干树脂
   膨胀率(Na+→H+)-----------------------------------------------------≤5%
   pH稳定性--------------------------------------------------------------0-14
   比重(钠型)----------------------------------------------------------1.27
   操作温度(钠型)-----------------------------------------------------≤150℃

                   操作条件

   操作状态     流速      液体        时间(分)     数量
   运行      8-40BV/h     进水 
   反洗      7-12m/h      进水(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      进水        约30        2-4BV
   淋洗(快速)  8-40BV/h     进水        约30        3-10BV
   反洗展开率   50-75%
   设计淋洗空间   100%

   ☆ 水力学特性

   漂莱特C-100E用于软化处理时运行效率由以下几个参数决定:
     a) 所用再生剂的浓度和量
     b) 被处理水的总硬度和含量;
     c) 进水经床层时的流速。
   在自来水的软化中要求低再生水平和较高的除硬度的效果,在酿造行业或食品加工用水制备中,出水水质要求硬度小于5ppm,这可以用每升树脂用70-80g的盐来获得。
   在常规的操作条件下,硬度泄露值通常低于进水总硬度的1%,而工作交换容量也不受影响,除非进水中Na+(或其之一价离子)离子含量过高,大于可交换阳离子总数的25%。
   在较宽的运行条件下,运行工交与硬度泄露可由几个方面得到。压降与颗粒分布、床层深度、交换柱空隙率、流速及流体粘度有关。任何影响这些参数的因素都将影响压降。Purolite C100E通常状况下床层压降与流速的关系可参阅资料说明。
   通过床层的压降通常受到树脂的分布、床层高度、离子交换柱的空间、进液的流速、粘性(与温度有关)等这几个因素的影响。

   ☆ 化学稳定性及耐温性
   Purolite C-100E不溶于低浓度和中等浓度的酸、碱以及一般的溶剂。然而应避免长时间接触游离氯、次氯酸根及其它强氧化剂以防止链断裂,这将导致树脂含水量高,机械强度下降。与说有苯乙烯磺化树脂一样,盐型(钠型或碱土金属型)耐温到150℃,酸型在高于120℃时趋向于水解,磺酸基被羟基取代。

   ☆ 软化工交计算
   如知道再生水平、进水成份及运动流速,那么工交与硬度泄漏就可从工交和泄漏曲线上得到如下所示:
进水成份
     阳离子      Ppm CaCo3     Meq/I    Gr/us.gal
     总硬度         400       8      23
     Na          100        2       5.8
     TDS总不溶物      500        10      28.8

   ☆ 运行条件
   再生水平:160g/I NaCl
   运行流速:25m/h
   泄漏终点:5ppm
   工交计算
   从图示中得到基本工交CB,@160g/I NaCl=1.45 eq/l
   从图示中得到修正系数C1=0.96 2.5m/h 和TDS500
   因此实际工交CB×C1=1.39eq/l
   然后按保险系数0.90计算,设计时工交为1.39×0.9=1.25eq/l

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