混床课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,单击此处编辑母版标题样式,Page,*,混床,主讲人：XXX,混床,目录,一、简介,二、离子交换树脂,三、离子交换设备、特性、运用,四、混床的定义、结构、优点,五、离子交换原理,六、混床的运行、停运、失效再生,七、混床的异常及处理,现在做,离子水,的工艺大致可分为三种：,第一种：采用阳,阴离子交换树脂,取得的去离子水，一般 通过之后，出水,电导率,可降到10us/cm以下，再经过,混床,就可以达到1us/cm以下了。但是这种方法做出来的水成本极高，而且颗粒杂质太多，达不到理想的要求。目前已较少采用了。,第二种：预处理（即砂碳过滤器+,精密过滤器,）+,反渗透,+混床工艺，这种方法是目前采用最多的，因为反渗透投资成本也不算高，可以去除90%已上的水中,离子,，剩下的离子再通过混床交换除去，这样可使出水电导率：0.06左右。这样是目前最流行的方法。,第三种：前处理与第二种方法一样使用反渗透，只是后面使用的混床采用,EDI,连续除盐膜块代替，这样就不用酸碱,再生树脂,，而是用电再生。这就彻底使整个过程,无污染,了，经过处理后的水质可达到：15M以上。但这这种方法的前期投资比较多，运行成本低。根据各公司的情况做适当的投资。最好不过了。,预除盐与精除盐,1在第一种工艺中，阴阳床是一级除盐，也叫预除盐。,混床是二级除盐，也叫精除盐,2在第二种工艺中，反渗透是一级除盐，也叫预除盐。,混床是二级除盐，也叫精除盐,预除盐：水经过过滤等预处理后，进入预除盐工序，除去水中的大部分盐类，出水,电导率,可降到10us/cm以下,精除盐：水经过预除盐工序后，再进入精除盐工序，可使出水电导率：0.06左右,混床的定义：,混床是混合,离子交换柱,的简称，是针对,离子交换技术,所设计的,下面先了解,离子交换,的相关知识。,借助于固体,离子交换剂,中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于,传质分离过程,的,单元操作,。离子交换是可逆的等当量交换反应。,以,离子交换剂,上的可交换离子与,液相,中离子间发生交换为基础的分离方法。广泛采用人工合成的,离子交换树脂,作为离子交换剂，它是具有网状结构和可,电离,的活性基团的难溶性高分子电解质。,离子交换反应,是可逆的，而且等当量地进行,离子交换,离子交换树脂可以再生。将交换耗竭的离子交换树脂和适当的酸、碱或,盐溶液,发生交换，使树脂转化为所需要的型式，叫做再生。这类酸、碱或盐就叫,再生剂,。,设备 离子交换过程常在,离子交换器,中进行。离子交换器类似,压力滤池,，外壳为一钢罐；离子交换通常采用过滤方式，滤床由交换剂构成，底部为附有滤头的管系。,离子交换通常用的设备,离子交换树脂,离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。,1基本介绍,离子交换,树脂,的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。,孔隙结构,分,凝胶,型和,大孔,型两种，凡具有物理孔结构的称,大孔,型,树脂,，在全名称前加“,大孔,”。分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属,碱性,的，在名称前加“阴”。如：,大孔,强酸,性,苯乙烯,系阳离子交换,树脂,。,相关分类,离子交换,树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和,丙烯酸,系树脂。树脂中化学活性,基团,的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为,阳离子树脂,和,阴离子,树脂两大类，它们可分别与,溶液,中的,阳离子,和,阴离子,进行,离子交换,。阳离子树脂又分为强酸性和,弱酸,性两类，,阴离子,树脂又分为强碱性和,弱碱性,两类（或再分出,中强酸,和中强碱性类）。,树脂,树脂,树脂,强酸性阳离子树脂,这类树脂含有大量的,强酸,性,基团,，如,磺酸,基SO3H，容易在,溶液,中,离解,出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的,负电,基团，如SO3，能吸附结合溶液中的其他,阳离子,。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子,互相交换,。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或,碱性,溶液中均能离解和产生,离子交换,作用。,树脂在使用一段时间后，要进行,再生,处理，即用,化学药品,使,离子交换反应,以相反方向进行，使树脂的,官能,基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的,阳离子树脂,是用,强酸,进行,再生,处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。,弱酸性阳离子树脂,这类,树脂,含,弱酸,性基团，如,羧基,COOH，能在水中,离解,出H+而呈酸性。树脂,离解,后余下的负电基团，如R-COO（R为碳氢基团），能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即,离解,性较弱，在低pH下难以,离解,和进行离子交换，只能在,碱性,、中性或微酸性溶液中（如pH514）起作用。这类树脂亦是用酸进行再生（,比强,酸性树脂较易再生）。,强碱性阴离子树脂,这类树脂含有,强碱,性基团，如季胺基（亦称四级胺基）NR3OH(R为碳氢基团），能在水中离解出OH而呈强碱性。这种树脂的,正电,基团能与溶液中的,阴离子,吸附结合，从而产生阴离子交换作用。,这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用,强碱,（如NaOH）进行,再生,。,弱碱性阴离子树脂,这类树脂含有,弱碱性,基团,，如伯胺基（亦称一级胺基）-NH2、仲胺基（二级胺基）-NHR、或,叔胺,基（三级胺基）-NR2，它们在水中能,离解,出OH而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与,溶液,中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件（如pH19）下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行,再生,。,离子树脂的转型,以上是,树脂,的四种基本类型。在实际使用上，常将这些树脂转变为其他,离子,型式运行，以适应各种需要。例如常将,强酸,性阳,离子,树脂与NaCl作用，转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳,离子,交换吸附,，除去这些,离子,。反应时没有放出H+，可避免溶液pH下降和由此产生的副作用（如,蔗糖,转化和设备腐蚀等）。这种树脂以钠型运行使用后，可用盐水再生（不用,强酸,）。又如阴,离子,树脂可转变为氯型再使用，工作时放出Cl而吸附交换其他阴,离子,，它的再生只需用,食盐,水溶液,。氯型树脂也可转变为碳酸氢型(HCO3）运行。,强酸,性树脂及强,碱性,树脂在转变为钠型和氯型后，就不再具有,强酸,性及强碱性，但它们仍然有这些树脂的其他典型性能，如离解性强和工作的pH范围宽广等。,吸附选择,对阳离子的吸附,高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些,阳离子,被吸附的顺序如下：,Fe3+Al3+Pb2+Ca2+Mg2+K+Na+H+,对阴离子的吸附,强,碱性,阴离子,树脂,对,无机酸,根的吸附的一般顺序为：,SO42NO3ClHCO3OH,弱碱性,阴离子,树脂对,阴离子,的吸附的一般顺序如下：,OH,柠檬酸根,3SO42,酒石酸,根2；,草酸根,2PO43NO2Cl；,醋酸根,HCO3,离子交换设备,离子交换,设备,1,是指,离子,交换过程常在,离子交换器,中进行。离子交换器类似,压力,滤池，外壳为一钢罐；离子交换通常采用过滤方式，滤床由交换剂构成，底部为附有滤头的管系。,以,离子交换剂,上的可交换离子与液相中离子间发生交换为基础的分离方法。广泛采用人工合成的离子交换,树脂,作为离子交换剂，它是具有网状结构和可电离的活性基团的难溶性高分子,电解质,。根据树脂骨架上的活性基团的不同，可分为,阳离子交换树脂,、,阴离子交换树脂,、两性,离子交换树脂,、,螯合树脂,和,氧化还原树脂,等。用于离子交换分离的树脂要求具有不溶性、一定的,交联度,和,溶胀作用,，而且交换容量和稳定性要高。,2,离子交换设备特性,离子交换,3,反应是可逆的，而且等当量地进行。由实验得 知，常温下稀溶液中阳离子,交换势,随离子,电荷,的增高，半径的增大而增大；高分子量的有机离子及,金属,络合,阴离子,具有很高的,交换势,。高,极化度,的离子如Ag+、Tl+等也有高的交换势。离子交换速度随树脂交联度的增大而降低，随颗粒的减小而增大。,温度,增高，浓度增大，交换,反应速率,也增快。离子交换树脂可以再生。将交换耗竭的离子交换树脂和适当的,酸,、碱或,盐溶液,发生交换，使树脂转化为所需要的型式，叫做再生。这类酸、碱或盐就叫,再生剂,。,4,离子交换设备应用,离子交换,分离广泛用于：,水,的软化、,高纯水,的制备、,环境,废水的净化。溶液和物质的纯化，如铀的提取和纯化。,金属离子,的分离、,痕量,离子的富集及干扰离子的除去。,抗菌素,的提取和纯化等,5,混床的定义,混床是混合,离子交换柱,的简称，是针对,离子交换技术,所设计的设备。所谓混床，就是把一定比例的阳、,阴离子交换树脂,混合装填于同一交换装置中，对,流体,中的离子进行交换、脱除。由于,阳树脂,的比重比阴,树脂,大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为1：2，也有装填比例为1：1.5的，可按不同树脂酌情考虑,混床结构,混床,就是里面装满了阴阳树脂的圆柱形容器，柱身有,玻璃钢,、不锈钢、,碳钢,等材质，,混床,是混合,离子交换,柱的简称。装填方式都是上阴下阳，最底层是排水帽。,混床内部结构,1进水装置,2排水装置底部进水装置,3碱液分配器,4中间排水装置,混床结构图,混床结构图,2,混床结构图,3,碱液分配器,-,中间排水装置,排水装置,底部进水装置,塑料水帽,塑料水帽,塑料水帽,塑料水帽,不锈钢水帽,混床设备优点,1、出水水质优良，出水pH值接近中性。,2、出水水质稳定，短时间运行条件变化（如进水水质或组分、运行流速等）对混床出水水质影响不大。,3、间断运行对出水水质的影响小，恢复到停运前水质所需的时间比较短。,4、回收率达到100%,混床应用范围,混床一般放置在电渗析器或反渗透装置之后（或直接应用于含盐量较低的水），对水进一步脱盐可制取,较高纯水，广泛使用在,电子,、化工、,医药,、,原子能,、电力等行业。,离子交换法原理,离子交换法是利用离子交换剂和溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法,主要以离子交换树脂为载体的。,实质：不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换 离子与溶液中的其他同性离子的交换反应，是一种特殊 的吸附过程，通常是可逆化学吸附,离子交换法原理,在平衡状态下，离子交换剂及溶液中的反应物浓度符合下列关系式：,离子交换是可逆反应，其反应式可表达为：,交换树脂,交换离子,饱和树脂,K,值的大小能定量地反映离子交换剂对某两个固定离子交换选择性的大小。,离子交换基本理论,离子交换过程,离子交换过程可以看作是固相的离子交换树脂与液相（废水）电解质之间的化学置换反应。,其中：,R,和,R,代表阳、阴交换树脂的本体,离子交换工艺过程示意图,反洗废水,反洗水,反洗,树脂,原水,出水,失效区,交换区,未用区,B,C,0,出水中开始有,B,漏出，此时树脂层穿透。继续，,C,达,C,0,时，全塔树脂交换饱和。,设备构造,1,容器类型号及规范,名称型号,规范,单位数量,二级水箱,：,碳钢内防腐20m3，长度4000mm，宽度2500mm，高度2000mm,台,1,混床,：,L JH-1200直径1700mm，料高1750mm，出力30 m3/h,台,2,除盐水箱,：,碳钢内防腐直径5000mm，高5500mm,台,2,酸、碱计量箱,：,碳钢内防腐容积1000L，直径1000mm，高度1500mm,台,各1,酸、碱储存罐,：,碳钢内防腐容积5m3，直径1200mm，长度4600mm,台,各1,2,泵类型号及规范,名称型号,规范,单位数量,二级水泵,Zs65-50-200-7.5ss,流量50m3/h,扬程32m，配用功率7.5KW台2,高压泵,CR45-9-2,流量45m3/h,扬程175.5m，配用功率30KW台2,清洗水泵,Zs65-50-200-7.5ss,流量50m3/h,扬程32m，配用功率7.5KW台2,除盐水泵,CPLF-32-40FSWSC,流量32m3/h,扬程80m，配用功率7.5KW台4,再生水泵,CHL8-40流量10m3/h,扬程32m，配用功率1.5KW台各1,混床如何分类,按混床再生方式的不同，混床可分为体内式再生混床和体外式再生混床两种,体内式再生混床是指运行及整个再生过程均在混床内进行，树脂不移出床体以外。,混床的运行原理：,混床是指水依次通过装有氢型阳离子交换树脂的阳床和装有氢氧型阴子交换树脂的阴床的系统。氢型阳交换床用于除去水中的阳离子；氢氧型阴交换床用于除去水中的阴离子。通过复床可将水中的种矿物盐基本除去。为了获取较好的除盐效果，阳床内装载强酸阳离子交换树脂，阴床一般内装载强碱阴离子交换树脂。,混床的运行、停运、再生,1,混床运行：,开顶部排气门、进水门，启动二级水泵送水，顶部排气门出水后，开正洗门，关顶部排气门对混床进行正洗，当电导率降到0.2us/cm以下时，开出水门，关正洗排水门。,2,混床的停运：,停二级水泵，关进水门，出水门，开顶排门泄压。,混床失效,导电 度 02uscm时,含硅量 20微克L 时,3混床的再生,3,-,1,当混床出水Na+大于10ug/L,DD大于10us/cm，二氧化硅大于20ug/L时即为失效，需立即切换备用床，将失效床解列，并准备再生。,3-2反洗分层，开顶部排气门、反洗排放门、反洗进水门、启二级水泵，调节反洗流量，开始时流量不易太大，待树脂松动后逐渐加大流量至5-8米/h，即流量为13-21m3/h，使整个树脂层的膨胀率在50-100%，时间约十分钟。,注：混床再生过程中最关键的问题之一，就是如何将失效的树脂分开，一般阴树脂的密度较阳树脂的密度小，分层后阴树脂在上，阳树脂在下。,3-3自然沉降，关进水门，自然沉降10分钟,3-4部分排放，开正排门，反洗排放门，顶部排气门，放水至树脂层上10-20cm左右。关闭各阀门。,3-5预喷射，开进酸、碱门，开中排门，启再生泵，控制酸、碱喷射器流量分别为10 m3/h，观察混床水位稳定情况。,3-6进酸、碱，开酸、碱出液门，控制酸浓度3%，碱浓度4%，进酸时间约30分钟，进碱时间约45分钟。酸、碱同时进时，可先进碱15分钟，稍后进酸，目的是为了防止树脂乱层，以防形成交叉感染。,3-7置换，关进酸，碱出液门即可。流量保持不变，时间约40分钟，以出口酸、碱度而定，酸、碱度应小于10mmol/L。,3-8正洗，开进水门，顶部排气门启二级水泵小流量进水，待顶部排气门出水后，开正洗排水门，关顶部排气门对树脂进行正洗，至出水中性。,3-9放水，为获得较好的混合效果，应把交换器内的水放到树脂层表面10-15cm处。开顶部排气门、正排门放水。具体时间现场而定。,3-10混合，开反洗排放门，顶排门，进气门，进压缩空气3分钟，时间不易过长，以防树脂磨损。,3-11正洗，开顶部排气门、进水门启二级水泵供水，待顶排出水后，马上开正洗排放门，调节正洗流量40 m3/h，冲洗至出水合格。,再生,注意事项,5-1再生时必须两人在场，一人操作，一人监护。,接触酸、碱时必须作好防护措施。反洗时，应密切注意上部监视窗树脂松动情况，在反洗排水管处取样观察有无树脂跑出，据此调整反洗流量。,5-2反洗过程中，应注意树脂是否包团（结块）或几次分层不明显的现象，如出现这些现象，可进少量碱液，由上部进碱门进碱，当下部正排门出碱沫时，停止进碱，浸泡1520分钟，其目的是使阴阳树脂密度差增大，从而达到易于分层的目的，然后进行正洗，至出水PH为8左右，时间约30分钟，接着进行反洗分层工作。,5-3放水和再生过程中，应注意排水中是否有树脂，如有树脂应立即停止再生工作，通知检修检查中部排水装置。,5-4再生时注意床内液位情况，保持再生前的液位。,5-5再生时应注意酸碱计量箱的液位情况，如发现回升应调整废液排放门、进酸门、进碱门、喷射器进水门的开度，还应检查再生水泵是否上水。,再生注意事项,5-6再生时控制好再生液的浓度、流速、时间、再生过程中不允许进入空气，以免影响再生效果。,5-7清洗完毕后，应先停再生水泵，然后关进再生液门、喷射器进水门，以防有机玻璃喷射器和塑料管破裂。,5-8混脂过程中，压缩空气不能中断，以免影响混脂效果。,5-9混脂时，压缩空气门和反洗排水门、排气门同时打开，而且水量要充足，以免干混树脂，影响效果，同时还应防止树脂跑出。,混床的异常及处理,6 混床出水不合格原因,6-1混床失效未及时停运。,6-2再生质量差（分层不好，混脂不均匀，进酸、碱浓度和速度未控制好）。,6-3 混床反洗进水门漏或未关严。,7处理：,7-1立即停运再生。,7-2属于混脂不均，应再次混脂，否则应重新再生。,7-3关严反洗进水门，如门内漏应通知检修消除。,9 交换器反洗排水有树脂,9-1原因：,9-1-1反洗流量过大。,9-1-2上部的布水装置损坏。,9-2处理,9-2-1控制反洗流量在规程规定的范围之内。,9-2-2若布水装置损坏，应立即停止反洗，通知检修班消除。,10交换器正洗或运行中跑树脂,10-1原因：,10-1-1石英砂垫层不平或乱层。,10-1-2下部出水装置损坏。,10-2处理,10-2-1立即停止正洗或运行，通知检修班消除,11再生中排出水有树脂,11-1原因：,11-1-1中间排水装置损坏。,11-1-2中间排水管涤纶网脱落或破裂。,11-2处理：,11-2-1立即停止再生，通知检修班消除,12交换器出入口压差大,12-1原因：,12-1-1进水分配装置污堵。,12-1-2运行周期较长，床层压得过紧。,12-1-3树脂破碎或混有杂质和污物。,12-2处理：,12-2-1停运检查，清理进水分配装置。,12-2-2充分反洗，疏松床层。,12-2-3停运，检查树脂的脏污情况，若树脂破碎，应除去破碎树脂，补充新树脂；若树脂表面有污物，应充分反洗，除去污物；若树脂污染严重，应进行树脂的酸洗工作。,13喷射器抽不出酸碱,13-1原因：,13-1-1计量箱的出口门没打开或是出液管污堵。,13-1-2喷嘴被杂物堵住。,13-1-3喷射器入口水压不足。,13-1-4喷射器或喷嘴磨损严重。,13-2处理：,13-2-1打开计量箱出口门或冲洗管道。,13-2-2将喷射器打开，清理杂物。,13-2-3提高喷射器入口水压力。,13-2-4更换喷射器或喷嘴,14再生时，水往计量箱流,14-1原因：,14-1-1交换器内压力过大。,14-1-2进再生液的管道堵塞。,14-1-3交换器进再生液的阀门没打开或开得太小。,14-1-4废液排水门开得太小，致使床内压力过高。,14-1-5正在运行的交换器进再生液门不严，水从运行床中往计量箱流。,14-2处理：,14-2-1降低交换器内压力，使压力在规定范围之内。,14-2-2冲洗管道消除堵塞。,14-2-3打开进再生液阀门，如阀门有缺陷打不开，应通知检修班消除。,14-2-4开大废液排水门，如阀门有缺陷打不开，应通知检修班消除。,14-2-5检查运行床的再生液进口门是否关严，有缺陷关不严的应立即更换。,15浓碱液流不到碱计量箱,15-1原因,15-1-1碱储存罐中的浓碱液凝固，不能流动。,15-1-2碱储存罐至碱计量箱之间的管路被结晶氢氧化钠堵塞。,15-2处理：,15-2-1通蒸汽溶化凝固的碱液。,15-2-2用水冲洗管路，必要时清理碱储存罐。,16除碳器除碳效率低,