浅谈软水处理钠离子交换器的影响因素

浅谈软水处理钠离子交换器的影响因素

齐伟

贵州中烟工业有限责任公司贵阳卷烟厂，贵州 贵阳

摘要：水处理、树脂、失效

关键词：水处理、树脂

随着工业锅炉的广泛应用，国家对节能减排的要求越来越重视并且规范、制度化执行，为了提高锅炉的工作效率，水处理工作的重要性日益彰显。目前，贵州中烟工业有限责任公司贵阳卷烟厂有两组软水处理设备，处理后的软水都能保证锅炉给水硬度达到≤0.03mmol/l国家标准（GB1576-2008）。本文阐述了影响软水处理钠离子交换器的有关影响因素，除了与交换器运行方式，还与交换剂本身、交换器的构造等有关。

1. 钠离子交换器作用原理

1.1钠离子交换器结构

钠离子交换器由树脂罐体、控制器、软水箱、再生盐箱和进排水管路组成。罐体为碳钢材质，树脂为强酸性苯乙烯阳离子交换树脂，交联度7%，型号为001*7，代表式RNa。再生盐液为质量百分比浓度为19%的NaCl溶液，软水箱为不锈钢水箱。进排水管路为PVC材质。

1.2钠离子交换器交换反应原理

软水处理中发生的交换反应为：

软化过程：2RNa+ Ca²⁺/ Mg²⁺→R₂Ca/ Mg+2Na⁺

再生过程：R₂Ca/ Mg +2Na⁺→2RNa+Ca²⁺/ Mg²⁺

2. 钠离子交换器的影响因素

2.1树脂的颗粒大小及均匀度

树脂的颗粒大小，对树脂的工作容量影响很大。树脂颗粒越小，与水的接触面积越大，则越能提高它的吸收容量，但使用粒度太小的树脂往往会使过滤层的阻力增大，同时树脂流失的可能性也随之增大。因此必须选用粒度合适的树脂。根据实际运行情况，树脂颗粒直径1.3-1.2mm最为合适。另外树脂颗粒直径相差较大时也会影响交换效率。如在交换器中，同时装有颗粒直径相差很大的树脂时，当原水通过交换剂层，便会破坏过滤的均匀性反洗过程中不能达到良好的膨胀，以至清洗不好，在直径大的交换器中，反洗时小颗粒的树脂会堆积在交换器的某一个地方，而颗粒较大的树脂又堆积在另一个地方，这样不同的颗粒在不同的地方堆积，使交换器各部位的阻力不同在堆积小颗粒的地方，水通过交换剂层的阻力较大，在堆积大颗粒的地方，水通过交换剂层的阻力较小运行中水流过时便先通过阻力小的地方，这部分树脂便提前失效，虽然交换剂层的某些部分还有软化能力，但因出水不符合要求，以致需要过早的进行再生再生时，由于盐液得不到均匀分布，而影响再生效果。

2.2树脂的高度

树脂的层高，能增长树脂与原水的接触时间提高出水质量及工作交换容量、减少再生时的自耗水量，同时减少了交换器的数目，从而减少了设备和材料的消耗。

工业用的树脂层不易低于1.5m大型交换器更应有较高的树脂层。从而来保证被软化的水能均匀地通过交换器，以提高工作交换容量。但决不允许为了提高树脂层的高度，而减少交换器中水垫应占有的空间，造成反冲洗达不到要求而影响工作交换容量。

2.3温度

温度越提高，离子的热运动越剧烈，单位时间碰撞次数增加，可加快反应速率，但温度太高，离子的吸附强度会降低，甚至还会影响树脂的热稳定性，经济上不利，实际生产中采用室温操作较宜。其中，影响交换速度的因素：扩散速度是决定交换的主要原因而扩散速度又与溶液浓度、离子、温度、树脂粒度、交联度以及溶液状态有关，因此，交换的速度可以通过改变条件进行一定程度的控制。

2.4反洗程度

树脂失效后，是否进行反洗，以及反洗是否彻底，对再生程度有很大的影响，反洗不彻底就进行还原则再生程度差，出水质量和工作容量就低，因为反洗不好，交换剂表面被污物所包围，不能与盐液充分接触，反应效果差，同时由于反洗不彻底，使破碎的树脂细粒未能排出，这样再生时易使盐液形成偏流。软化时原水在交换器内不能均匀分布，降低工作交换容量。因此反洗必须彻底，使树脂得到松动，排除粘染的污物和破碎的树脂。

2.5再生条件

2.5.1再生溶液分布是否均匀

树脂再生时，如果不能保证盐液在整个设备面积上均匀的流过，而某个部位特别多，而流过另部分比较少。那么，这一部分就不能再生。这就降低了树脂的工作容量

再生溶液分布的均匀度，决定于交换器内部的结构，特别是直径较大的交换器无专门的还原溶液分配装置或这套装置不合适，故使比重较大的盐液在交换器内不能均匀分布，以致形成偏流。

如果还原溶液分配装置的缺陷暂时不能完善，还原时可让树脂层始终充满盐液来补救分配不均匀的缺陷。

2.5.2再生剂溶液的浓度

盐液浓度低，虽然盐耗低，但再生效果差，盐溶液浓度高，可以是再生效果好，但盐耗大，盐液浓度过高，不但因再生没有被充分利用而损耗大，造成经济下降，而且还原生成的废液中的再生产物（CaCl₂，MgCl₂）不能得到稀释使再生反应不能正常进行。盐液浓度一般掌握在10%左右。

3. 结论

①合适的树脂的颗粒大小及均匀度；②合适的树脂高度；③合适的温度更有利于反应；④反洗得越好，钠离子交换器的工作容量越大；⑤均匀分布的再生溶液⑥合适的再生剂溶液浓度。

参考文献：

1. GB1576-2008 工业锅炉水质；

2. GB/T5476-1996离子交换树脂预处理方法；

3. 姚继贤，许兴炜，李悦英，工业锅炉水处理及水质分析【M】.北京：劳动人事出版社，1987。