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水處理中常用到的離子交換水處理原理,你知道嗎?

發(fā)布時(shí)間:2022-10-08 09:17:40    人氣:0   

離子交換水處理

    離子交換水處理是指采用離子交換劑,使交換劑中和水溶液中可交換離子產(chǎn)生符合等物質(zhì)的量規(guī)則的可逆性交換,導(dǎo)致水質(zhì)改善而交換劑的結(jié)構(gòu)并不發(fā)生實(shí)質(zhì)性(化學(xué)的)變化的水處理方式。在這種水處理方式中,只有陽離子參與交換反應(yīng)的,稱陽離子交換水處理;只有陰離子參與交換反應(yīng)的,稱陰離子交換水處理;既有陽離子又有陰離子參與交換反應(yīng)的,稱陽、陰離子交換水處理。由于原水的水質(zhì)千差萬別,而對出水水質(zhì)的要求又多種多樣,所以有許多種類型的離子交換及某組合的水處理方法,采用這些水處理方法而使原水軟化、除堿和除鹽。離子交換劑中參與交換反應(yīng)的離子是鈉離子Na+時(shí),此方法稱為鈉(Na)型離子交換法,此交換劑稱為鈉(Na)型陽離子交換劑,相類似的,有氫(H)型離子交換法及氫(H)型陽離子交換劑等。

    鈉型離子交換法是工業(yè)鍋爐給水最通用的一種水處理方法。當(dāng)原水經(jīng)過鈉型離子交換劑時(shí),水中的Ca2+、Mg2+等陽離子與交換劑中的Na+進(jìn)行交換,降低了水的硬度,使水質(zhì)得到軟化,故這種方法又稱為鈉離子交換軟化法。

(1)再生過程

    在鈉離子交換過程中,當(dāng)軟水出現(xiàn)了硬度,且殘留硬度超過水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí),則認(rèn)為鈉離子交換劑已經(jīng)失效。為了恢復(fù)其交換能力,就需要對交換劑進(jìn)行再生(或還原)。再生過程是使含有大量鈉離子的氯化鈉(NaCl)溶液通過失效的交換劑層恢復(fù)其交換能力的過程。

    此時(shí),鈉離子又被離子交換劑所吸著,而交換劑中的鈣、鎂離子被置換到溶液中去。鈉型離子交換劑的再生過程可用如下反應(yīng)式表示:

    CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2

    MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2

    生產(chǎn)中多采用食鹽(NaCl)溶液作為再生劑。因?yàn)槭雏}比較容易得到,而且再生過程中所形成的產(chǎn)物(CaCl2、MgCl2)是可溶性鹽類,很容易隨再生液排出去。再生用食鹽,大都采用工業(yè)用鹽,其中雜質(zhì)含量不宜過多,食鹽溶液需澄清過濾后使用。通常認(rèn)為,10%食鹽溶液的硬度不應(yīng)超過40mmol/L,懸浮物不應(yīng)大于2%。離子交換劑再生時(shí),一般要用經(jīng)過澄清的8~10%的鹽溶液。總的再生接觸時(shí)間隨離子交換樹脂交聯(lián)度的不同而變化,對于一般交聯(lián)度7%左右的強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂,再生劑和樹脂總的接觸時(shí)間最低應(yīng)保證45min 以上。

(2)交換過程

    碳酸鹽硬度(暫硬)軟化過程:

    Ca(HCO3)2 + 2NaR——CaR2 + 2NaHCO3

    Mg(HCO3)2 + 2NaR——MgR2 + 2NaHCO3

非碳酸鹽硬度(永硬)軟化過程:

    CaSO4 + 2NaR——CaR2 + Na2SO4

    CaCl2 + 2NaR——CaR2 + 2NaCl

    MgSO4 + 2NaR——MgR2 + Na2SO4

    MgCl2 + 2NaR——MgR2 + 2NaCl

    也可以用綜合上述反應(yīng)式的離子式表示:

    Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+

    Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+


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