阴床混入阳树脂对出水水质的影响和解决方案

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1、水处理论文逆流再生阴离子交换器混入阳性树脂时对出水水质的影响和解决方案15水处理论文摘要:本文从理论结合实际的角度出发，从热力学和动力学方面研究探讨逆流再生离子交换器阳离子交换器正常制水出水水质规律，从而对逆流再生双室双层浮动阴离子交换器混入阳性树脂时对出水水质的影响进行分析，阐明了对水质影响的现象和机理，并提出解决方案。本文对水处理存在此类问题的装置的具有一定的指导意义。关键词；固定离子交换器、离子交换热力学、离子交换动力学一、前言1、原始状况：Ⅱ期工业水水处理采用双室双层浮动床工艺，是当今世界上比较先进的一种水处理工艺，该系

2、统于1997年7月份投入运行，在设计原水（工业水）水质下，系统的各项指标均达到和超过设计值，其出水电导率为0.3—0.6us/cm、出水的钠离子为30—60ug/l、二氧化硅为30—50ug/l。2、现在状况：二期水处理双室双层浮动床制水时，首先要进行“循环”清洗，等到电导率清洗到8.0us/cm时，才能投运制水。自2001年5月后，Ⅱ期循环清洗时间逐渐延长，到2001年底循环时间延长到平均2.5小时左右，最长时循环时间为4小时。而且出水水质明显变差，其出水电导率为3.0—8.0us/cm、出水的钠离子为300—600ug/l、

3、二氧化硅为30—50ug/l。DD<8.0us/cm时，投运制水清水箱制水阳床阴床中间水箱再生再生DD>8.0us/cm时，循环清洗厂外来水再生排水再生排水泵3、分析原因：下图为Ⅱ期一级除盐系统的简单工艺流程图：15水处理论文经过分析造成阴床正洗时间延长，出水的钠离子高、电导率高的原因是由于阳床上室树脂设计时选型不对，强度低，造成树脂破碎严重，再由于阳床的树脂捕捉器形同虚设不起作用，因此阳树脂的碎小碎片就进入了阴床。当阳床的碎小树脂和树脂被氧化降解含有交换基团的碎片随水流进入阴床后，阴床的出水水质将变差，正洗时间将延长。现将造成

4、这种现象的原因和机理讨论如下。要明白造成这种现象的原因和机理，首先要明白阳床阳离子交换树脂的热力学和动力学特性。二、阳床阳离子交换树脂正常运行时穿透曲线（一）、阳床阳离子交换树脂正常运行的热力学平衡曲线：我们以H型强酸性阳树脂和3.0mol/m3的NaCl水溶液进行交换来说明问题，根据反应式：RH+Na+RNa+H+得出离子选择系数公式如下：KH+Na+=（1）将选择系数表达式中的各种浓度转变为摩尔分率，则令树脂相中的各种离子的摩尔分率表达为：（2）那么溶液中Na+和H+两种离子的摩尔分率表达式为：（3）令[RH]+[RNa]=

5、q0(mol/m3),[Na+]+[H+]=C0(mol/m3)，y*=[RNa]/（[RH]+[RNa]），那么[RH]/（[RH]+[RNa]）＝1-y*，x*=[Na+]/([Na+]+[H+])，那么[H+]/([Na+]+[H+])＝1-x*，这样将（1）式可以简化为：(4)15水处理论文根据上面的（4）式我们可以得知RH+Na+反应的平衡曲线:知道平衡曲线方程，如果我们要求阳床的出水水质的钠离子小于100ug/l（4.348×10-6mol/l）,那么我们可以知道树脂必须达到的最低再生度。例如阳床运行时出口酸度SD=

6、3.0mmol/l，（即[H+]=3.0×10-3mol/l），那么要保证阳床出水的Na+浓度≤100ug/l（即≤4.348×10-6mol/l），可以确定树脂的再生程度。因为：所以将上述结果代入（4）式（式中KH+Na+=2.0）可以得出：，即当阳床出水SD=3.0mmol/l时，只要保证阳床底部保护层的树脂其中RNa型树脂小于0.3%，就能保证阳床出水Na+浓度小于100ug/l。阳床的RH型树脂随着时间的推移逐渐减少时，当阳床底部保护层的树脂其中RNa型树脂大于0.3%时，此时阳床的出水钠离子浓度将大于100ug/l（正

7、常制水我们规定钠离子浓度将大于100ug/l为阳床的运行终点），而且阳床出水的钠离子浓度将随时间逐渐增大。那么其增大的规律如何？15水处理论文（二）、阳床阳离子交换树脂失效时的穿透曲线：1、饱和区、工作区和未用区：固定床离子交换器是在圆筒内填装离子交换树脂的交换柱。在工作时固相离子交换树脂时固定不动的，因此其操作过程是较复杂的非稳态传质过程。其交换传质过程大致可以分为三个不同的时期。（1）、在离子交换树脂的顶部形成传质区（工作区）的时期含有钠离子浓度为c0的工业水，自上而下连续不断的流经高度为H的离子交换树脂时。开始树脂中不含钠

8、离子，床层最上端的交换速度很快。由于交换速度并非无穷大，并非瞬间接触即可达到平衡，在顶端入口处树脂形成一个钠型浓度由大到小的变化区域，相应的在该区的水相中钠离子浓度也有一个由大到小的分布。当H足够高时，出口将不含钠离子。在交换器的工业水入口处离子间换树脂未饱和之