離子交換工藝概述

劉明

摘 要：天然水在大自然的循環過程中，無時不與大氣、土壤和巖石接觸，由于水極易與各種物質混雜，并具有較強的溶解能力，所以任何水體都不同程度地含有多種雜質，雜質按其顆粒的大小分為懸浮物、膠體、和溶解物質，為保證供鍋爐水質合格，本文對離子交換工藝進行分析。

關鍵詞：預處理;樹脂;再生;離子交換

0 引言

原水經混凝、沉淀和過濾處理后，雖然除去了水中的懸浮物和部分膠體物質，使水得到了澄清，但水中仍存在鈣離子、鎂離子等雜質，會對鍋爐造成結垢等危害，影響鍋爐的安全運行，離子交換水處理，通過與交換劑的離子反應，除去水中的離子態物質。

1 水的預處理

天然水中含有較多懸浮物和膠體雜質，如不除去進入離子交換器，將污染樹脂，降低其交換容量，甚至影響水質。

預處理工藝一般為：混凝、沉淀、澄清和過濾。天然水在混凝劑的作用下，降低膠體顆粒表面的電荷，破壞其穩定性，使相互碰撞的微小顆粒結成大的顆粒從水中沉淀下來，沉淀時加入化學藥劑，使水中鈣、鎂離子轉變為難溶于水的化合物而沉淀出來，降低水的硬度。再通過澄清池使泥渣和水分離開來，出水懸浮物一般可低于10mg/L。最后通過適當的濾層較為徹底的除去水中的懸浮物。

2 離子交換樹脂

離子交換樹脂由許多低分子化合物經聚合或縮合反應頭尾相交而形成長鏈的高分子化合物。化合后形成的長鏈稱為骨架，使單體相互交聯成網狀的化合物稱為交聯度，交聯度的大小對樹脂性能影響很大，機械強度和密度隨交聯度增大而加大，樹脂的含水率、交換能力、溶脹性等，隨交聯度增大而減小，樹脂按其結構可分為：凝膠型、大孔型、均孔型。

新樹脂在使用之前，應首先進行預處理。洗去樹脂表面的可溶性雜質及樹脂夾雜的金屬離子，并使樹脂轉型成所需要的形式，樹脂適當的預處理可以活化樹脂，提高樹脂的穩定性和工作交換容量。樹脂在使用中注意避免或減少對樹脂的磨損，保持樹脂的穩定性，避免或減少懸浮物、有機物、鐵離子等雜質的污染。

3 離子交換工藝指標

4 離子交換制水量和水質的影響因素

①樹脂的粒度：顆粒越小，其比表面積越大，交換容量就越大。但顆粒過小，樹脂層的壓力損失較大，影響出力：

②樹脂層高度：樹脂層越高，樹脂的利用率越高，工作交換容量越大，不能低于0.8m。根據樹脂的濕視密度和實際容器的體積計算裝填高度;

③原水水質：原水的含鹽量、硬度等指標超標，會使樹脂的工作交換容量降低。另外交換器交換終點的控制指標，對工作交換容量也會有所影響;

④離子交換器的結構：交換器的布水分配是否均勻，交換器直徑與樹脂層高度比例，對出水水質均有所影響;

⑤運行條件：運行時流速和溫度對交換容量影響很大，因而，在產水和再生中，適當的控制流速和溫度，對工作交換容量都將是有利的，浮床運行流速20-60m/h，流速不宜過低;

⑥溶液的酸堿性：溶液的酸堿性對樹脂的反應過程有較大的影響。在除鹽系統中，將陰離子交換器放到陽離子交換器后，其原因之一，便是為了提高陰樹脂的工作交換容量;

⑦再生程度：樹脂的再生程度，對制水量有很大影響。如果充分再生，可得到最大的工作交換容量，實際中應選擇合適的再生比耗。再生劑純度對陽樹脂的影響不是很大，但對強堿性陰樹脂則有較大的影響，再生液的濃對再生效果有較大的影響，當HCL再生時，濃度越高，樹脂再生效果就會越好，濃度增加到一定值后，對再生效果反而沒有太大影響。

5 結語

生產中選取適當的工藝指標，達到最佳運行工況，將有效的提高周期制水量，達到降本增效的目的。