离子交换树脂再生状况影响因素的探析

刘元利

摘要：本文主要探讨在一定工艺条件下，在生剂用量、温度、浓度及流速对离子交换树脂再生状况的影响。

关键词：再生剂 温度 浓度 流速

1 理论分析

1.1 再生剂用量 离子交换反应是可逆的、如2RH+Ca2+——R2Ca+2H+当反应进行到失效后，为了恢复离子交换树脂的交换能力就可以利用离子交换反应的可逆性，用硫酸溶液通过失效的离子交换树脂，以恢复其交换能力，其反应式：R2Ca+2H+——2RH+Ca2+根据化学反应平衡原理，加大硫酸量，就相应提高了H+浓度、可以提高交换剂的再生程度，但当再生剂的量增加到一定程度后、再继续增加再生剂、再生程度提高很少。

1.2 再生剂温度 再生液的温度对再生程度有较大的影响，因为提高再生液的温度能改善树脂的再生效果，强化洗脱率，能大大地改善对树脂中铁及氧化物的消除程度，同时还能减少运行时漏Na+提高阳交换器的运行周期，一般温度为30℃-40℃。

1.3 再生液浓度 再生液浓度对再生程度也有很大影响。当再生剂用量一定时、在一定范围内其浓度越高再生程度越高，当浓度达到一定值时再生交换剂交换容量的恢复程度可达一个最高值。但对于阳离子交换树脂用硫酸再生时、如浓度过高、由于再生产物CaSO4在水中的溶解度较小，有沉淀在交换层中的危险，所以不能直接用浓度较大的硫酸再生。一般浓度<4%。

1.4 再生液流速 再生液流速是指再生溶液通过交换剂层的速度，它是影响再生程度的一个重要因素。维持适当的流速、实质上就是使再生液与交换剂之间有适当的接触时间、以保证再生反应的进行。一般再生液的流速为3-8米/秒。

2 实例论证及讨论

2.1 脱盐设备的运行工艺条件 ①脱盐水允许交换流速：15-25米/时。②控制终点：阳离子交换器出水残Na+<500ug/L。③床型及构造：树脂床直径2.5米的固定床、上部进水装置由母管（ф219）及两侧20根支管（ф57）构成，每根支管上钻有数十个小孔，外包30目尼龙网作衬里蓬起，下部出水装置ф500弓型多孔板、上面铺石英砂垫层一米高。树脂规格：阳交换器内装001*7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，粒度0.3-1.2。

2.2 再生工艺 ①固定床逆流再生、满床交换。②再生：进再生剂用量、温度、浓度、流速等诸因素的筛选。再生用工业硫酸，浓度要>92%。③置换：置换阳离子交换树脂用运行阳交换器出水，流速调至4-6米/时，置换至排水酸度比运行阳离子交换器出水酸度高0.3mmol/L。④正洗：正洗水为一级过滤水，浊度<5mg/L。

2.3 试验情况 对再生剂用量、温度、浓度、流速做实验，找出最佳操作条件。①为了减少实验次数，选正交实验方法。根据经验、确定每个因素三个位级。②开展正交试验，选用（L934）正交试验表：

[ 因素

试验号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

R

优水平

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/吨）

0.7

0.91

0.48

0.84

0.47

0.51

0.72

0.48

0.44

Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ

=5.55

]

③对试验结果的分析 a直观分析：从表中数据可清楚地看到九次试验中效果最好的是第九次试验。酸耗为A3 B3 C3 D1。b计算分析：可能好的位级组合为A3 B3 C3 D3该组合不在前九次试验中，需要进一步验证。c极差分析：各因素主次排列为A>C>D>B，既再生剂加入量是主要因素，其次是再生液浓度和流速，温度是次要因素。d趋势图分析：

2.4 讨论 试验结果表明：树脂的制水量、单耗是随再生剂量增加而增加。这主要是由于再生交换是一个动态排代过程。提高再生剂量，可以增加排代容量，提高床的制水能力。但过多的增加再生剂量，并不能很好地提高制水能力。这说明再生剂的加入量是有一定限制的。实验中已证实用1500公斤酸与1600公斤酸结果相同，考虑到经济运行确定酸加入量为1500公斤。

3 结论

再生阳交换树脂最佳工艺参数为：①再生进酸量：1500公斤。②再生液温度30℃。③再生剂浓度1.0%-2.0%。④再生液流速7米/时。

参考文献：

[1]热力发电厂水处理[M].水利电力出版社.

[2]工业锅炉水处理及水质分析[M].劳动人事出版社.

[3]水处理工艺计算[M].水利电力出版社.

[4]水处理技术[M].机械工业出版社.

[5]化验员读本[M].化学工业出版社.