混床 - 進(jìn)行離子交換反應(yīng)的柱狀壓力容器
混床是指離子交換柱，是指用來(lái)進(jìn)行離子交換反應(yīng)的柱狀壓力容器，是管柱法離子交換的交換設(shè)備。在實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)中常被使用。按再生方式分可分為體內(nèi)再生混床、體外再生混床、陰樹脂外移再生混床三種，在使用范圍上可分為實(shí)驗(yàn)室用離子交換柱、工業(yè)用離子交換柱。
基本介紹
混床是混合離子交換柱的簡(jiǎn)稱，是針對(duì)離子交換技術(shù)所設(shè)計(jì)的設(shè)備。所謂混床，就是把一定比例的陽(yáng)、陰離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中，對(duì)流體中的離子進(jìn)行交換、脫除。由于陽(yáng)樹脂的比重比陰樹脂大，所以在混床內(nèi)陰樹脂在上陽(yáng)樹脂在下。一般陽(yáng)、陰樹脂裝填的比例為1：2，也有裝填比例為1：1.5的，可按不同樹脂酌情考慮選擇?；齑惨卜譃轶w內(nèi)同步再生式混床和體外再生式混床。同步再生式混床在運(yùn)行及整個(gè)再生過(guò)程均在混床內(nèi)進(jìn)行，再生時(shí)樹脂不移出設(shè)備以外，且陽(yáng)、陰樹脂同時(shí)再生，因此所需附屬設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便。
離子交換技術(shù)在水處理領(lǐng)域中有十分廣泛的應(yīng)用。作為水質(zhì)軟化的鈉離子交換器，主要用于中、低壓鍋爐水處理。離子交換脫鹽設(shè)備，主要用于純水和高純水的制備。離子交換設(shè)備適用于醫(yī)藥、化工、電子、涂裝、飲料及高壓鍋爐給水等諸多工業(yè)部門。它與近年引進(jìn)的反滲透裝置相比較，具有去除離子性雜質(zhì)徹底;對(duì)水的預(yù)處理要求低;設(shè)備造價(jià)便宜等優(yōu)點(diǎn)。在制備高純水方面，離子交換技術(shù)在當(dāng)前還沒有替代設(shè)備。進(jìn)水總含鹽量在400mg/l以下時(shí)，根據(jù)用戶不同要求，出水水質(zhì)在1.0-0.2us/cm之間。如果進(jìn)水總含鹽量在500mg/l以上時(shí)，可與電滲析器聯(lián)合脫鹽，出水水質(zhì)還可提高。
混床處理工藝的設(shè)備包括混合離子交換器和體外再生設(shè)備。其中體外再生設(shè)備主要包括樹脂分離器、陰 - 陽(yáng)樹脂再生器、樹脂貯存塔、混雜樹脂塔和酸堿再生設(shè)備。國(guó)內(nèi)混床處理工藝主要特點(diǎn)體現(xiàn)在樹脂分離再生工藝上。樹脂的分離再生工藝有三種。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
外殼采用優(yōu)質(zhì)304不銹鋼或碳鋼襯膠制造，內(nèi)裝強(qiáng)型或弱型陰陽(yáng)離子交換樹脂和大孔吸附樹脂，成為陰，陽(yáng)床或有機(jī)物清掃器。
系統(tǒng)作用
混床主要用來(lái)降低水中的硬度，堿度和陰陽(yáng)離子，使其成為軟化水或去離子水。
設(shè)備優(yōu)點(diǎn)
1、出水水質(zhì)優(yōu)良，出水pH值接近中性。
2、出水水質(zhì)穩(wěn)定，短時(shí)間運(yùn)行條件變化（如進(jìn)水水質(zhì)或組分、運(yùn)行流速等）對(duì)混床出水水質(zhì)影響不大。
3、間斷運(yùn)行對(duì)出水水質(zhì)的影響小，恢復(fù)到停運(yùn)前水質(zhì)所需的時(shí)間比較短。
4、回收率達(dá)到100%
應(yīng)用范圍
混床一般放置在電滲析器或反滲透裝置之后（或直接應(yīng)用于含鹽量較低的水），對(duì)水進(jìn)一步脫鹽可制取較高純水，廣泛使用在電子、化工、醫(yī)藥、原子能、電力等行業(yè)。
構(gòu)成及性能
混床外殼制作材質(zhì)有玻璃鋼、有機(jī)玻璃、不銹鋼、碳鋼、防腐等，外型為圓柱型，直徑Φ200—2500mm，產(chǎn)水量從0.5t/h—98t/h。陽(yáng)床裝載強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹脂，陰床裝載強(qiáng)堿陰離子交換樹脂，裝載高度一向在1000—2400mm，小型濾帽式設(shè)備底部沒有承托層，中大型設(shè)備底部有粒度不同多級(jí)別石英砂承托層（現(xiàn)不建議這樣做，因?yàn)樗嵯吹臅r(shí)候石英砂和酸會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)水質(zhì)造成影響），逆流再生固定床樹脂頂層有200mm厚壓脂層樹脂（特殊的樹脂用來(lái)復(fù)蓋下面的樹脂）。有機(jī)玻璃柱運(yùn)行壓力≤0.15MPa，其他材質(zhì)的設(shè)備運(yùn)行壓力≤0.6MPa。陽(yáng)床配備有酸箱、酸泵再生系統(tǒng)，陰床配備有堿箱、堿泵再生系統(tǒng)。
再生步驟
運(yùn)行
本系統(tǒng)有兩種進(jìn)水方式：軟化 - 軟化器處理水進(jìn)水和初脫鹽 - 反滲透處理水進(jìn)水，分別由各自的控制閥控制進(jìn)水。
運(yùn)行時(shí)，開初脫鹽進(jìn)水控制閥、進(jìn)水閥、產(chǎn)水閥，其他閥們均應(yīng)關(guān)閉。
反洗
關(guān)閉進(jìn)水閥、產(chǎn)水閥；打開反洗進(jìn)水閥、反洗排放閥，以10m/h反洗15min。然后，關(guān)閉反洗進(jìn)水閥、反洗排放閥。靜置，沉降5~10min。開排氣閥、中排閥，部分排水至樹脂層表面上10cm左右，關(guān)閉排氣閥、中排閥。
再生
開進(jìn)水閥、加酸泵、進(jìn)酸閥、中排閥，以5m/s、200L/h對(duì)陽(yáng)樹脂進(jìn)行再生，用反滲透產(chǎn)水對(duì)陰樹脂進(jìn)行清洗，維持柱內(nèi)液面在樹脂層表面上10cm。對(duì)陽(yáng)樹脂再生30min后，關(guān)進(jìn)水閥、加酸泵、進(jìn)酸閥，開反洗進(jìn)水閥、加堿泵、進(jìn)堿閥，以5m/s、200L/h對(duì)陰樹脂進(jìn)行再生，用反滲透產(chǎn)水對(duì)陽(yáng)樹脂進(jìn)行清洗，維持柱內(nèi)液面在樹脂層表面上10cm，再生30min。
置換、混脂、沖洗
關(guān)加堿泵、進(jìn)堿閥，開進(jìn)水閥，上下同時(shí)進(jìn)水對(duì)樹脂進(jìn)行置換、清洗。30min后，關(guān)進(jìn)水閥、反洗進(jìn)水閥、中排閥，開反洗排放閥、進(jìn)氣閥、排氣閥，以壓力0.1~0.15MPa，氣量2~3m3/ - m2·min，混合樹脂0.5~5min。關(guān)反洗排放閥、進(jìn)氣閥，沉降1~2min。開進(jìn)水閥、正洗排放閥，調(diào)節(jié)排氣閥，灌水至柱內(nèi)無(wú)空氣后，關(guān)排氣閥，對(duì)樹脂沖洗。當(dāng)電導(dǎo)率達(dá)到要求時(shí)，開產(chǎn)水閥，關(guān)正洗排放閥，開始制水。
處理工藝
樹脂二次分離再生工藝
是將失效的混床樹脂輸送至樹脂分離器 - 陽(yáng)樹脂再生器，完成水力分離后，將上層的陰離子交換樹脂移送至陰樹脂再生器。陰陽(yáng)樹脂分離面附近的混合樹脂輸送到混雜樹脂塔，然后分別再生陰陽(yáng)樹脂。對(duì)于混雜樹脂塔內(nèi)的樹脂，下一次再生時(shí)將被送回到樹脂分離器 - 陽(yáng)樹脂再生器內(nèi)進(jìn)行二次分離。在這里，樹脂分離器同時(shí)作為陽(yáng)樹脂再生器。
錐體分離再生工藝
錐體分離再生工藝是將樹脂分離器底部作成一錐體。該設(shè)備同時(shí)作為陰樹脂再生器而不作為陽(yáng)樹脂再生器。失效樹脂從混床輸送到樹脂分離器完成水力分層后，位于樹脂分離器下部的陽(yáng)樹脂從錐體底部被輸送到陽(yáng)樹脂再生器。由于樹脂分離器底部為一錐形體，樹脂分離界面的樹脂很少，從而減少中間混合樹脂的數(shù)量，提高分離效果。
在輸送陽(yáng)樹脂時(shí)，分離界面在自動(dòng)控制時(shí)的自動(dòng)檢測(cè)常采用光電法或電導(dǎo)法。所謂光電法即采用光電計(jì)檢測(cè)陰陽(yáng)樹脂顏色的深淺；而電導(dǎo)法則采用測(cè)量陰陽(yáng)樹脂輸送水的電導(dǎo)變化，當(dāng)充入W2氣體的樹脂輸送水由陽(yáng)樹脂變?yōu)殛帢渲瑫r(shí)，其電導(dǎo)將變小。利用兩種方式產(chǎn)生的信號(hào)變化來(lái)控制陰陽(yáng)樹脂界限。
陰陽(yáng)樹脂再生工藝
是將失效樹脂從混床輸送到樹脂分離器內(nèi)，失效樹脂水力分層后，在分離器內(nèi)同時(shí)對(duì)陰陽(yáng)樹脂進(jìn)行再生。樹脂分離器同時(shí)作為樹脂再生器。該方式同補(bǔ)給水處理除鹽混床完全相同。
混床再生
再生前的準(zhǔn)備：
1、檢查失效混床各閥門關(guān)緊。
2、再生水箱高水位，混床酸、堿計(jì)量箱液位高。
3、一級(jí)除鹽系統(tǒng)運(yùn)行正常，壓縮空氣充足，并與值長(zhǎng)聯(lián)系準(zhǔn)備用氣。
4、壓力表、流量表、溫度表等投入正常運(yùn)行。
再生操作
1、反洗分層
開混床總進(jìn)水閥，反洗排水閥，反洗進(jìn)水閥，使樹脂到上窺視孔中心線，流量以不跑樹脂為準(zhǔn)，洗至出水透明，陰陽(yáng)樹脂可明顯分層時(shí)，緩慢關(guān)反洗進(jìn)水閥、反洗排水閥，使樹脂完全沉降，陰陽(yáng)樹脂分層。當(dāng)反洗分層不明顯時(shí)應(yīng)停止反洗，通過(guò)堿噴射器進(jìn)少量堿，當(dāng)用酚釀指示劑滴入排水樣中有微紅
即可停止進(jìn)堿。繼續(xù)反洗至能明顯分層。
2、放水項(xiàng)壓
開啟混床空氣門，上排閥進(jìn)行放水，至上排閥出水放盡（約樹脂層上10cm左右）關(guān)空氣門、上排閥。開啟進(jìn)酸閥、中排閥，啟動(dòng)再生水泵，開啟泵出口閥，酸混噴射器進(jìn)水閥，調(diào)整流量為10t/h，進(jìn)行頂壓。
混床陰樹脂
再生
開啟進(jìn)堿門，開啟堿混噴射器進(jìn)水門，調(diào)整流量到10t/h，開混床堿計(jì)量箱出堿門，噴射器吸堿門，調(diào)整吸堿門升度使堿液濃度為2.0－2.5%。迸30×10-2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的工業(yè)堿450Kg后，關(guān)閉吸堿門，堿計(jì)量箱出口閥。
沖洗
繼續(xù)用混床堿噴射器通水20min左右，當(dāng)中排出水堿度小于0.5mmol/L時(shí)，方可進(jìn)酸進(jìn)行陽(yáng)樹脂再生。
混床陽(yáng)樹脂
再生
開啟酸混計(jì)量箱出酸門，噴射器吸酸門，調(diào)整酸液濃度在20－30%，流量為10－12t/h進(jìn)30×10-2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的工業(yè)鹽酸400Kg左右，關(guān)閉酸計(jì)量箱出酸門及吸酸門。
沖洗
繼續(xù)用酸噴射器通水20min左右，當(dāng)中排出水酸度小于0·5mmol/L小時(shí)，進(jìn)行整體串洗。
混床樹脂混合
開空氣門，開上排閥，至上排閥出水將盡（樹脂層上10cm左右），關(guān)上排閥，開啟工藝用氣閥及混床進(jìn)氣減壓閥（壓力在0．4－0．6MPa）進(jìn)氣約5分鐘，若樹脂混合仍不充分，則再進(jìn)氣2分鐘，甚至重復(fù)幾次。關(guān)工藝用氣閥及進(jìn)氣減壓閥。i．混合后大正洗開混床進(jìn)水閥，開空氣閥，等空氣管溢流后關(guān)空氣閥，開正洗排水閥，開始大正洗至出水含sio2<20微克/L，導(dǎo)電度<0．2us/cm時(shí)，大正洗結(jié)束關(guān)正洗排水閥，進(jìn)水閥作備用或投入運(yùn)行。
離子交換
離子交換是一種特殊的固體吸附過(guò)程，它是由離子交換劑的電解質(zhì)溶液中進(jìn)行的。按照所交換離子的種類，離子交換劑可分為陽(yáng)離子交換劑和陰離子交換劑兩大類。
離子交換混床為深度脫鹽設(shè)備，用于制造高純水，產(chǎn)水電阻率為10-18MΩ?CM - 25C,二氧化硅含量（SIO2）≤0.02mg/L,混床分為單、雙床、拋光床、雙床可一用一備；可串聯(lián)使用，以提高產(chǎn)水水質(zhì)，有效利用樹脂的交換容量；當(dāng)生產(chǎn)用水量大時(shí)，可并聯(lián)使用，運(yùn)行相當(dāng)靈活、方便。出水電導(dǎo)率由高精度電阻率儀監(jiān)控。
混床陰陽(yáng)樹脂
混床是混合離子交換柱的簡(jiǎn)稱，是針對(duì)離子交換技術(shù)所設(shè)計(jì)的設(shè)備。所謂混床，就是把一定比例的陽(yáng)、陰離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中，對(duì)流體中的離子進(jìn)行交換、脫除。由于陽(yáng)樹脂的比重比陰樹脂大，所以在混床內(nèi)陰樹脂在上陽(yáng)樹脂在下。一般陽(yáng)、陰樹脂裝填的比例為1：2，也有裝填比例為1：1.5的，可按不同樹脂酌情考慮選擇?；齑惨卜譃轶w內(nèi)同步再生式混床和體外再生式混床?；齑矘渲容^同步再生式混床在運(yùn)行及整個(gè)再生過(guò)程均在混床內(nèi)進(jìn)行，再生時(shí)樹脂不移出設(shè)備以外，且陽(yáng)、陰樹脂同時(shí)再生，因此所需附屬設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便。
具有以下優(yōu)點(diǎn)：
- 1出水水質(zhì)優(yōu)良，出水pH值接近中性。
- 2出水水質(zhì)穩(wěn)定，短時(shí)間運(yùn)行條件變化 - 如進(jìn)水水質(zhì)或組分、運(yùn)行流速等對(duì)混床出水水質(zhì)影響不大。
- 3間斷運(yùn)行對(duì)出水水質(zhì)的影響小，恢復(fù)到停運(yùn)前水質(zhì)所需的時(shí)間比較短。