離子交換器

　　混床是混合離子交換柱的簡稱，是針對離子交換技術所設計的設備。

　　所（suǒ）謂混（hún）床，就是把（bǎ）一定比例的陽、陰離子交換樹（shù）脂混合裝填於同一交換裝置中，對流體中的離（lí）子進行交換、脫除。由於陽樹脂（zhī）的比重比陰樹（shù）脂大，所（suǒ）以在混床內陰（yīn）樹脂在（zài）上陽樹脂在下。一般陽、陰樹脂裝填的（de）比例為1：2，也有裝填比例為1：1.5的，可按不同樹脂酌情考（kǎo）慮選擇。混床（chuáng）也分為體內同步（bù）再生（shēng）式混床和體（tǐ）外再生式混床。同步再生式混床在運行及整個再生過程（chéng）均在混床（chuáng）內進行，再生時樹脂（zhī）不移出設備以外，且陽、陰樹脂同時再生，因此所需附屬設（shè）備少，操作簡便（biàn）。

　　混床處理工藝的（de）設備包括混合（hé）離子交換器和體外再生設備。其中體（tǐ）外再生設備主要（yào）包括樹脂分離器、陰(陽)樹脂（zhī）再生器（qì）、樹脂貯存塔、混雜樹脂塔和酸堿再生設備。國內混床處理工藝主要特（tè）點體現在樹脂分離（lí）再生（shēng）工（gōng）藝上。樹脂的分離再生工藝有（yǒu）三種。

　　1、出水水質優良，出水pH值接近（jìn）中性。

　　2、出水水質穩定，短時間運行條件變化（如進水水質或組分、運行流速等）對混床出水水質影響不大。

　　3、間斷運行對出水水質的影響小，恢（huī）複到停運（yùn）前水質所需的時間比較短。

　　4、回（huí）收率達到100%

　　混床外殼製作材質有玻璃鋼、有機玻璃、不鏽鋼、碳鋼、防腐等，外型（xíng）為圓柱型，直徑Φ200—2500mm，產（chǎn）水量從0.5t/h—98t/h。陽床裝載強酸陽離子交換樹脂，陰床裝載（zǎi）強（qiáng）堿陰離子（zǐ）交換樹脂，裝載高度一向在1000—2400 mm，小型濾帽式設備底部沒（méi）有承托層，中大型設備底部有粒度不同多級別石英砂承托層（現不（bú）建議這樣做，因為酸（suān）洗的時候石英砂和酸會產生化學反應，對水質造成影響），逆流再生固定（dìng）床樹脂頂層有200 mm厚壓脂（zhī）層樹脂（特殊（shū）的樹脂用來覆蓋下麵的樹脂）。有機玻璃柱運行壓力≤0.15MPa，其他材質的設備運行壓力≤0.6MPa。陽床配備有酸箱、酸泵（bèng）再生係統，陰床配備有堿箱、堿（jiǎn）泵再生係統（tǒng）。

　　運（yùn）行

　　本係統有兩種進水方式（shì）：軟化(軟化器處理水（shuǐ）)進水和初脫鹽(反滲透處理水)進水，分別由各自的控（kòng）製閥控製進水。

　　運行時（shí），開初脫鹽進水控（kòng）製閥、進水閥、產水閥（fá），其（qí）他閥們均應關閉！

　　反洗

　　關閉進水閥、產水閥（fá）；打開（kāi）反洗進水閥、反（fǎn）洗排放閥，以10m/h反洗15min。然後，關閉反洗進水閥、反洗排放閥。靜置，沉降5~10min。開排氣閥、中排閥，部（bù）分排水至樹脂層（céng）表麵上10cm左右，關閉排氣閥、中排閥。

　　再生

　　開進水閥、加（jiā）酸泵、進酸閥、中排閥，以5m/s、200L/h對陽樹脂進行再生，用反滲透產水對陰樹脂進（jìn）行清洗，維持柱內液麵在樹（shù）脂層表麵上10cm。對（duì）陽樹脂再生30min後，關進水閥、加酸泵、進酸閥，開反洗進水閥、加堿泵、進堿（jiǎn）閥，以5m/s、200L/h對陰樹脂進行（háng）再生，用反（fǎn）滲透產水（shuǐ）對陽樹脂進行清洗（xǐ），維持柱內液麵在樹脂層表（biǎo）麵上10cm，再生30min。

　　置換、混脂、衝洗

　　關加堿泵、進堿（jiǎn）閥，開進水閥，上下同時進水對樹脂進（jìn）行置換、清洗。30min後，關進水閥、反洗進水閥、中（zhōng）排閥，開反洗排放閥、進氣（qì）閥（fá）、排氣閥，以壓力0.1~0.15MPa，氣量2~3m3/(m2·min)，混合樹脂0.5~5min。關反洗排（pái）放閥、進氣閥，沉降1~2min。開進水閥（fá）、正洗排放閥，調節排氣閥，灌水至柱內無空氣後，關排氣（qì）閥，對樹脂衝洗。當電導率達到要求時，開產水閥，關正洗排放閥，開始製水。

　　樹脂二次分離再生工藝
　　是將失效的混床樹（shù）脂輸（shū）送至樹脂分離器（qì）(陽樹脂再生器)，完成水力分離後（hòu），將上（shàng）層的陰離子交換樹脂移送混床至陰樹脂（zhī）再生器（qì）。陰陽（yáng）樹脂分離麵附近的混合樹脂輸送（sòng）到混雜樹（shù）脂塔，然後分別再生陰陽樹脂。對於混雜樹脂塔內的樹脂，下一次再生（shēng）時將被送回到樹脂分離器(陽樹脂再生器)內進（jìn）行二次分離。在這裏，樹脂分離器同時作為陽樹脂再生器。
　　錐體分離再生工藝（yì）
　　錐體（tǐ）分離再（zài）生工藝是將樹脂分（fèn）離器底部作成一錐體。該設備同時作為陰樹脂再生器而不作為陽樹脂再生器（qì）。失效（xiào）樹脂從混床輸（shū）送到樹脂分離器完成水（shuǐ）力分層後，位於樹脂分離器下部的陽樹脂從錐體底部被輸送到陽（yáng）樹脂再生器。由於樹脂（zhī）分離器底部為一（yī）錐形體，樹（shù）脂分離界（jiè）麵的樹脂（zhī）很少，從而減少中間混合（hé）樹脂的數量，提高分離效果。在（zài）輸送陽樹（shù）脂時，分離界麵在自動控製時的自動檢測常采用光電法或電導法。所謂光電法（fǎ）即采用光電計檢測陰陽樹脂顏色（sè）的深淺；而電導法則采（cǎi）用測量陰陽樹脂輸送水的電導變（biàn）化，當充入W2氣（qì）體的樹脂（zhī）輸送水由（yóu）陽樹脂變為陰樹脂時，其（qí）電導將變小。利用兩種方式產生的信號變化來控製陰陽樹脂界限。
　　陰陽樹脂再生工藝（yì）
　　是將失效樹脂從混床輸送到樹脂（zhī）分（fèn）離器內，失效樹脂水力分層後，在分離器內同時對陰陽樹脂進行再（zài）生。樹脂分離器同時（shí）作為樹脂再生器。該方式同補給水處理除鹽混床完全相同。 

離子（zǐ）交換器

　　離子交換器（qì）工藝需要（yào）將交換劑放在離子交換（huàn）器(或稱為床)內進行，離子交換劑失效後通過再生來恢複（fù）離子交換能力。為了提（tí）高（gāo）離子交換（huàn）工藝的經濟性和技術適用性，產生了不同樹脂的組合、不同的（de）床（chuáng）型以及各種離子交換係統（tǒng）。常見的離子交換器有固定床（chuáng）(離子交換器)和連續床兩（liǎng）類。

　　工（gōng）作原理就是（shì）離子的交換。

　　運行時（shí）：陽樹脂(H-R)+(M+)→(M-R)+(H+)

　　陰樹（shù）脂(OH-R)+(X-)→(X-R)+(OH-)

　　其（qí）中M+為金屬離子，X-為陰離子。再生過程為其逆過程。

　　離（lí）子交換器的失效控製

　　離子交換除鹽水處理較簡單的流程為陽床-陰床組成的一級複床除鹽（yán）係統。有的一級複床除鹽係統采用（yòng）單元製（zhì），即每套一級（jí）複床除鹽係統包括 陽床（chuáng）、（除碳器）、陰床各一台，在離子交換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰（yīn）床先失效，都是同時再生；還有的一級複床除鹽係統采用母管製，即陽床與陽床或陰床與（yǔ）陰床是並聯運（yùn）行（háng）的，哪一（yī）台交換器失效就再生哪一台（tái）。

　　1 檢測和控製原理

　　強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為（wéi）：

  Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+；由此可知，水中（zhōng）金屬離子Na+被吸附的能力較（jiào）弱，所以當離子（zǐ）交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.被其他陽離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是下層的（de）Na+；因此監督陽離子交換器失效是以漏鈉（nà）為標準的；其（qí）反應方（fāng）程為（A代表金屬陽離子,R為樹脂（zhī）基團）：

　　An++nRH=RnA+nH+

　　HCO3-+ H+ =H2O+CO2↑

　　強堿性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順（shùn）序為：

  SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力較弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移（yí），OH-.被其他陰離子置換下（xià）來，當保護層穿透（tòu）時，首先泄漏的是下層的HSiO3-；因此（cǐ）監督陰離子交（jiāo）換器失效是以漏矽為（wéi）標準（zhǔn）的；其反應方程（chéng）為（B代表酸根陰離（lí）子，R為樹脂基團）：

　　Bm-+mROH=RmB+mOH-

　　2 設備優點（diǎn）

　　(1)　出水水質優良，出水pH值接近中性。　

　　(2) 出水（shuǐ）水質穩定，短時間運（yùn）行條件變化（如進水水質或成（chéng）分（fèn）、運行流速等）對混床出水水質影響不大。　

　　(3) 間（jiān）斷運行對出水水質的（de）影（yǐng）響小，恢複到停運前（qián）水質所需（xū）的時間比較短。

　　(4) 產水水質優良（liáng），電導率≤0.2us/cm

　　離子交換（huàn）器主要用於純水和高純水的製備，主要用於中高壓鍋爐給水；新材料、新能源、化工新材料，輕金屬材料、納米材料、玻璃鋼石墨、複合材料等的生產工（gōng）藝用水。