淺談離子交換器逆流再生技術(shù)

史欣欣

摘要：在電廠化學(xué)水處理中，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，原有的固定床正流再生離子交換器因工藝落后，已被淘汰，取而代之的是逆流再生離子交換器。這種離子交換器無論運(yùn)行制水，還是再生還原，其離子交換反應(yīng)均朝各自的正反應(yīng)順序進(jìn)行，把反離子影響減小到最小程度。同時(shí)，交換過程的“鉤出”作用使制水質(zhì)量獲得改善，提高樹脂再生度。因此逆流再生在現(xiàn)代水處理中具有十分廣闊前景。本文對(duì)逆流再生工藝及離子交換器逆流再生技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：離子交換器；逆流再生技術(shù)；優(yōu)點(diǎn)

1、逆流再生工藝

逆流再生工藝即再生時(shí)再生液的流向與運(yùn)行時(shí)水的流向相反。這種方法再生時(shí)，再生液均可以充分發(fā)揮他們的作用，因再生液首先接觸失效程度最低的樹脂層，從而獲得更高的再生度，而且出水最后通過再生程度最好的交換劑層，保證了水質(zhì)品質(zhì)。

以氫離子交換為例：在氫同Na+的交換過程中，一般是按照下列反應(yīng)式進(jìn)行的：

式中：H++Na+-溶液中陽離子總濃度（mmol/L），以S表示；RH+RNa-交換劑中離子濃度（mmol/L），以CE表示。

化學(xué)平衡常數(shù)K表示如下式：

若以T=[RH]/CE代表交換劑的再生度，即在交換劑離子總濃度中H+濃度的百分?jǐn)?shù)，則在除鹽過程中，漏鈉量同下式有關(guān)：

2、逆流再生的優(yōu)點(diǎn)

2.1再生耗水率小

采用逆流再生以后無須每一周期進(jìn)行大反洗，一般在15～20周期以后才進(jìn)行大反洗。因此可以降低再生用水量達(dá)50%左右。

2.2出水水質(zhì)好

逆流再生由于樹脂的再生度越往下越高，而且層次清楚。含鹽量大的水進(jìn)入交換器內(nèi)，自上而下地流動(dòng)，首先接觸到上層再生度較低的交換劑，到最后較純的水接觸再生度高的樹脂，從而使水質(zhì)進(jìn)一步提高。順流再生時(shí)，一般殘留硬度為5～10mmol/L，逆流再生可降到接近于零的水平，并提高了周期制水量。

2.3對(duì)原水水質(zhì)的適應(yīng)范圍大

逆流再生鈉離子交換器出水硬度一般小于0.005mmol/L，相當(dāng)于順流再生兩級(jí)鈉離子交換的水質(zhì)。當(dāng)原水水質(zhì)很差時(shí)，順流再生工藝由于存在反離子作用，不能制出合格的水，但逆流再生工藝仍可適用，可以制出合格的水。

2.4再生液利用率高，再生比耗低

逆流再生離子交換器失效時(shí)，樹脂層中離子分布狀態(tài)與順流再生時(shí)是相同的，然而因工藝不同，逆流再生時(shí)再生液自下而上的流過樹脂層，使保護(hù)層中沒有失效的樹脂仍然保留原有型態(tài)，所以，上一周期殘留的交換容量仍然保留在樹脂層中而不被排代。由于樹脂層態(tài)未被攪亂，這一層態(tài)分布滿足了逐層排代的有利再生條件，從而提高了再生效率。

2.5廢液濃度低

采用逆流再生后，再生劑耗量顯著降低，且持續(xù)時(shí)間也短，因而減少了三廢的影響，如圖1、圖2所示。

3、離子交換器逆流再生技術(shù)

3.1逆流置換

當(dāng)進(jìn)完再生液后，樹脂層中的再生液正在進(jìn)行離子交換反應(yīng)，為了讓再生管道系統(tǒng)中的再生液按照原流速流過樹脂層，置換環(huán)節(jié)必不可少，置換水量約為樹脂體積的2倍。操作時(shí)，等到進(jìn)酸（堿）結(jié)束后，關(guān)閉酸（堿）計(jì)量箱出口閥，維持原再生流速置換30min后，關(guān)閉再生泵出口閥，停再生水泵，關(guān)閉噴射器進(jìn)水閥、陽床（陰床）進(jìn)酸（堿）閥、頂壓進(jìn)水閥和中間排水閥。

3.2小正洗

小正洗的作用是沖洗干凈壓脂層中殘留的再生液，從而確保離子交換器投入運(yùn)行后的出水水質(zhì)。操作時(shí)，開啟陽床（陰床）運(yùn)行進(jìn)水閥、放空閥，待放空閥出水后關(guān)閉，開中間排水閥，由上而下進(jìn)行系統(tǒng)正洗，控制流量在65（75）m3/h，時(shí)間大約為15min，出水合格以后，關(guān)閉運(yùn)行進(jìn)水閥、中間排水閥，將離子交換器投入運(yùn)行或進(jìn)入備用狀態(tài)。

3.3頂壓

逆流再生離子交換器一般均設(shè)有壓脂層。壓脂層的作用，一是濾掉水中的懸浮物，使它不進(jìn)入下部樹脂中，這樣便于將其洗去而又不影響下部的樹脂層態(tài)；二是可以使頂壓空氣或水通過壓脂層均勻地作用于整個(gè)樹脂層表面，從而起到防止樹脂向上串動(dòng)或松動(dòng)的緩沖作用。該單位離子交換器設(shè)計(jì)采用水頂壓，在進(jìn)再生液之前，先將頂壓水送入，并保持頂壓水流量為再生液流量的1～1.5倍。操作時(shí)，開啟頂壓進(jìn)水閥和中間排液閥，按照規(guī)程要求啟動(dòng)再生水泵，并使床內(nèi)壓力控制在0.05MPa左右，頂壓水流量為5m3/h。

3.4小反洗

小反洗指逆流床在再生前，從中間排水裝置引入，從上部進(jìn)水裝置排出，對(duì)壓脂層進(jìn)行的沖洗。小反洗的目的一是松動(dòng)樹脂層，二是清除樹脂層中的懸浮物和碎樹脂，最終提高樹脂的再生效果。在實(shí)際運(yùn)行中，每次再生前為保持交換劑床層不亂層，一般僅進(jìn)行小反洗，即只進(jìn)行中間排水裝置以上壓脂層的反洗，反洗水從中間排水裝置進(jìn)入離子交換器，從頂部排出。操作時(shí)，開啟并調(diào)節(jié)陽床（陰床）的反洗進(jìn)水閥、反洗出水閥，待出水清澈后，關(guān)閉反洗進(jìn)水閥、反洗出水閥。操作中反洗流量的控制以出水不跑樹脂為原則，反洗時(shí)間約為30分鐘。

3.5進(jìn)再生液

樹脂的再生是離子交換器運(yùn)行中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是將適當(dāng)濃度的再生液（酸或堿）以適當(dāng)?shù)牧魉僮韵露暇鶆虻亓鬟^樹脂層，用氫離子或氫氧根離子交換出樹脂基團(tuán)上的陽離子或陰離子，使失效樹脂恢復(fù)交換能力。操作時(shí)，打開陽床（陰床）進(jìn)酸（堿）閥、酸噴射器進(jìn)水閥，打開并調(diào)節(jié)酸（堿）計(jì)量箱出口閥，使再生液濃度為3%左右，維持床內(nèi)壓力約為0.05MPa，再生液的流量控制在9（13）m3/h左右，進(jìn)再生液的時(shí)間約為30min。

4、結(jié)語

通過以上對(duì)固定床離子交換器逆流再生技術(shù)的淺析，該工藝的優(yōu)點(diǎn)突出，在鍋爐水處理技術(shù)中是一項(xiàng)投入少、見效快，值得向公司相關(guān)企業(yè)推廣的較先進(jìn)的技術(shù)。對(duì)降低公司消耗，提高效益具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

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（作者單位：山西平朔煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司）