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第六章、离子交换 第一节、水的软化 一、离子交换软化系统与装置 根据使用的目的，离子交换软化法有： 钠离子交换软化法 弱酸性氢离子交换除碱度软化法 氢-钠并联离子交换除碱度软化法 氢-钠串联离子交换除碱度软化法 铵-钠混合固定床离子交换软化法 1、钠离子交换软化系统 （1）单级 单级钠离子交换软化系统的流程见图6－1。 去除效果： ①能去硬度，残余硬度为0.03～0.05meq/L； ②不能脱碱； ③出水总固体稍有增加。 适用： ①原水硬度不太大的情况，原水硬度小于6～8meq/L； ②原水碱度小于出水允许碱度； ③用于低压锅炉。 图6－1 单级钠离子交换软化系统 （2）双级 双级钠离子交换软化系统的出水残余硬度≤0.01meq/L，再生剂耗量较少。 适用：进水总硬度＜10meq/L，且碱度较低。 2、H－Na离子交换脱碱软化系统 （1）H－Na并联离子交换脱碱软化系统 H－Na并联离子交换脱碱软化系统的流程见图6－2。 特点：适用于原水硬度高、碱度大的情况，且系统布置紧凑，投资较省，但系统安全可靠性稍差。 图6－2 H－Na并联离子交换脱碱软化系统 在H－Na并联离子交换脱碱软化系统中， H交换器和Na交换器的流量分配为： （2）H－Na串联离子交换脱碱软化系统 H－Na串联离子交换脱碱软化系统见图6－3。 H－Na串联离子交换脱碱软化系统的流量分配与并联情况一样。 特点：适用于原水硬度高、碱度大的情况，且该系统运行安全可靠，能减轻Na交换器的负荷，提高软化水的质量，更适合于处理高硬度水。 图6－3 H－Na串联离子交换脱碱软化系统 二、顺流再生固定床 1、交换器及辅助设备 （1）交换器 交换器为钢罐，内部构造由三部分组成： 上部配水系统：喇叭口、穿孔管 树脂层，厚1.5-2.0m。 下部配水系统：排水帽、多孔板＋石英砂垫层 （2）辅助设备 再生设备 脱炭器 水泵、水箱等 2、操作过程 （1）交换 （2）反洗 作用： 松动树脂，使再生液分布均匀 去除树脂中的杂质、碎粒、气泡 反洗强度：3L/m2·s 反洗时间15-20min （3）再生 （4）正洗 作用：将残留在树脂中的再生液冲洗干净 正洗时间：40-60min 3、评价 优点：设备简单、操作容易 缺点： 再生剂的用量比较大 再生后树脂的工作交换容量较低 适用：原水硬度较低的小型软化站 三、逆流再生固定床 1、装置 逆流再生固定床有以下特点： 设有中间排水装置，作用：排除再生废液、冲洗废液。 用压缩空气顶压，防止再生时树脂乱层 在中上部设有压脂层 作用：使压缩空气分布均匀；起过滤作用，截留水中杂质。 材料：比重轻于树脂而略重于水的惰性树脂，高度为15cm。 2、操作过程 （1）交换 （2）再生 小反洗：把压脂层中杂质洗去 放水：将中间排水装置上部的水放掉 顶压：进压缩空气 再生：进再生液 逆向清洗：用软化水逆流清洗 正洗：顺向清洗 大反洗：10-20个周期进行一次 3、评价 （1）优点 使再生剂得到充分利用，降低再生剂用量。 底层再生度高，使出水水质好。 工作交换容量大，交换周期长，产水量高。 再生废液浓度低，清洗时间短，节约冲洗水，减少对环境的污染 （2）缺点 设备复杂，造价高 操作麻烦 （3）适用 原水硬度较高的大型软化站 四、固定床离子交换器设计计算 1、树脂层高度 由物料平衡关系式： 可计算得到树脂层高度为： 2、交换器的截面积及直径 F=Q/v 3、树脂装量 湿树脂重量为： 五、再生剂及其设备设计计算 1、再生剂用量 （1）表示方法 再生剂用量G：单位体积树脂所耗的纯再生剂量。 再生剂比耗n：单位体积树脂所耗的纯再生剂物质的量与树脂工作交换容量的比值。 再生剂耗量R：单位工作交换容量所需的纯再生剂量。 （2）再生剂总量 每台离子交换器再生一次需要的再生剂总量为： 第二节、水的除盐 离子交换法除盐工艺的设计计算内容有： 选择除盐系统的 工艺流程 确定处理装置中各主要设备的尺寸大小和数量 计算离子交换树脂用量及交换器的工作周期 估算再生剂的消耗及再生设备的计算 管路系统及其他附属设备计算 一、复床除盐 复床指阳离子、阴离子交换器串联使用的除盐系统。 1、强酸－脱气－强碱系统 （1）强酸阳离子交换器 强酸阳离子交换树脂采用001×7 再生剂为盐酸，浓度4%-10% 物料平衡关系式为： （2）强碱阴离子交换器 强碱阴离子交换树脂采用201×7 再生剂为NaOH，浓度4%-10% 物料平衡关系式为： 2、强酸－弱碱－脱气系统 强酸－弱碱－脱气系统适用于无除硅要求的场合。 （1）强酸阳离子交换器 强酸阳离子交换树脂采用001×7