离子交换树脂的再生

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1、离子交换树脂的再生（河池化工股份有限公司，联系qq254907860）摘要离子交换法除盐在锅炉给水除盐工艺中有广泛地应用，离子交换树脂的再生是一个复杂的过程，再生浓度、流速和时间等都会影响再生的效果。本文在总结广西河池化工股份有限公司除盐水系统再生经验的基础上，对再生工艺进行了研究，为采用离子交换法除盐的企业提供借鉴。关键词离子交换树脂再生工艺-5-0导言离子交换树脂在除盐处理工艺中用来交换水中的离子，阳离子交换树脂释放出氢离子（H+），失效后用盐酸或硫酸再生，置换出生产过程中吸附的Ca2+、Mg2+、Na+

2、等阳离子；阴离子交换树脂释放出氢氧根离子（OH-），失效后用烧碱再生，置换出生产过程中吸附的Cl-、SO42-、HCO3-等阴离子。离子交换树脂的吸附和再生是一个可逆的过程，再生剂的浓度、流速和再生时间都会影响再生效果；同样设备状况也会影响再生效果，不同的设备状况和树脂性能适用不同的再生工艺。根据离子树脂的特性，交换设备和树脂的状况选择适当的再生工艺，将有助于提高再生效率，降低再生剂的消耗，对降低制水成本及系统的稳定运行具有重要的意义。1原再生工艺及存在问题1.1再生液浓度根据离子交换设备厂家的推荐，一般阳离

3、子交换树脂的再生浓度为3-5%，阴离子交换树脂的再生浓度为2-3%，整个再生过程中维持不变。河池化工除盐水系统的再生浓度分别为3.4%和2.4%。再生过程之所以选择较高的浓度，基于离子交换树脂对不同离子的不同吸附能力。再生过程是树脂吸附H+（阳树脂）和OH-（阴树脂）的过程，而树脂对二者的吸附能力与Ca2+、SO42-相比较弱，因而必需以高浓度的再生液维持浓差才能获得较好的再生效果，浓度越高，再生越彻底，而根据工作层理论，浓度越大，工作层越厚，再生液也越容易穿透树脂层造成浪费【1】。再生过程中，树脂相的失效离

4、子（Ca2+、SO42-）的浓度不断下降，随再生进程改变再生浓度既可保持浓差又可以使工作层变薄，从而减少再生液的穿透，提高利用率。因此再生液的浓度应当综合考虑工作层及浓度差的影响，而非固定不变。1.2再生流速固定床逆流再生的再生流速一般为3-5米/小时。河池化工原再生流速为4.5米/小时.-5-限制高再生流速的目的在于防止树脂乱层，而过低的流速降低树脂表面再生液的雷诺数，阻碍传质，降低再生液的利用率。在不发生乱层的前提下，高流速是有利的，确保树脂不乱层的流速与树脂层总高度、压脂层高度是相关的。1.3再生剂量根

5、据离子交换设备厂家的调试结果，河池化工原再生用酸3500kg，用碱3000kg，未有调整。再生剂用量一般以离子交换树脂的交换容量计算。离子交换树脂在使用过程中，或因重金属离子、有机物的污染，或因树脂氧化导致交换基团损坏，其交换容量不可避免地降低。故再生剂量也当视树脂性能而定。1.4再生时间在既定的再生剂量、流速和再生浓度下，时间实际上也是既定的。原再生的时间一般为60分钟。由于人为操作的影响，事实上浓度不能保证恒定，故很难保证再生时间。2工艺的优化2.1再生液浓度的选择工作层是进行目的交换的树脂层区域，也就是

6、正在工作的树脂层。在离子交换器运行时，工作层是指交换器内沿水流方向上被交换离子浓度等同进水的断面至被交换离子浓度达到水质要求的断面之间的树脂层。再生也是交换过程，只是浓度不同。将这个概念应用于再生过程，则其工作层可以认为是沿再生液方向上已再生好的树脂断面至未再生树脂断面之间的树脂层。假定树脂的交换容量为Qmol/m3（将再生过程视为交换过程，交换容量即吸附再生液的能力），再生液浓度为amol/m3，再生液流速为vm/h，设备直径为sm2，树脂高度为hm，则再生液穿透树脂层的时间为：t=s×h×Q/（s×v×a

7、）=h×Q/（v×a）当再生液浓度比较低时，工作层较薄，其移动速度小于再生液流速v，如果提高再生液浓度，工作层厚度将增加，当升高到某一值，就会出现工作层的移动速度等于再生液流速v的现象，浓度超过该值时，在整个再生过程中，再生液就会一直处于穿透树脂层的状态，再生液的利用率就低。因此该值是一个临界值。如前所述，较高的浓差有利于提高再生效果。因此，再生液浓度为临界值时，既能保持经济性又可以获得较好的再生效果。此时工作层的移动速度w为w=h/t代入上式得h/w=h×Q/（v×a）因此时w=v得a=Q-5-即当再生液浓

8、度等于Q值时为最佳再生浓度。这里需要说明的是，Q是再生工况下的工作交换容量，这是一个与树脂性能、设备性能以及树脂高度、交换溶液浓度等有关系的值。由于再生过程能吸附再生液的树脂不断减少，工作交换容量也随之降低，因此最佳再生液浓度是一个逐渐降低的变动值。由于工作交换容量计算过于复杂，我们通过实验的方式测定初始的工作交换容量，将工作交换容量与时间的函数关系简化为线性关系，其斜率k也由实验测定。故整个再生过