更新时间:2022-10-27 15:26
离子交换剂在长时间使用后,失去继续交换水中离子的能力称为失效,这时,需将离子交换剂进行再生。用一常定浓度的再生剂溶液顺流或逆流通过失效的交换剂层,使交换剂经过再生还原成原型。交换剂的再生程度对其工作交换容量影响很大,它与再生方式(顺流或逆流)、再生剂的质量、用量、浓度、流速、温度等因素有关。
理论上讲,离子交换是一种可逆过程。大多数离子交换剂可以再生,即分别用适当的强酸(如HNO3)和碱(如NaOH)置换阳离子交换剂和阴离子交换剂上键合的污染离子,从而恢复离子交换剂原来的化学状态。通过再生可以延长离子交换剂的寿命,节省购买新交换剂和处置废交换剂的费用。
值得注意的是,离子交换剂不能完全再生,典型的离子交换剂的再生回复率为90%。所以,即使在最佳的再生条件下,离子交换剂的寿命也是有限的。
通常,再生操作在单独的容器中进行。混床系统一般需要用水力分离法将阳树脂与阴树脂分开,如将酸性和碱性再生剂引入混床,则它们在对树脂再生之前就会中和。利用阳树脂与阴树脂一定的密度差异,在交换柱内缓缓地反洗,可以实现阳树脂与阴树脂的水力分离。随后将两种树脂分别排入各自的容器,分别进行再生。也可以在阴、阳离子交换剂的界面处分别注入两种再生液,其中一种再生液向上流动,从交换柱顶部排出,另一种再生液向下流动,从交换柱底部排出。再生完毕后将两种离子机交换剂重新混合。
对于放射性废水的处理,许多国家不采取离子交换剂再生的做法,因为采用浓酸、浓碱的再生操作比较困难,费用也较高。而且,设备本身也较复杂,需要存放树脂再生用试剂的槽罐及相应的阀门、管线和泵。考虑到再生操作的费效比,一般采用一次性离子交换的方式。然而,对于更换离子交换剂更加昂贵的情况,还需进行再生操作。在一些核电站的非放水处理系统(如二回路锅炉给水和去离子水制备),水处理量很大,所用的离子交换剂量也很大,还是需要树脂的再生操作。
离子交换剂再生处理阶段包括反洗、再生,正洗三个步骤。
(1)反洗,又称逆洗.当离子交换剂失效后,在再生前先用水自下而上进行短时间的强烈冲洗。其目的是松动交换剂层,为再生创造充分接触条件,同时冲掉交换剂表面的污物和破碎的交换剂颗粒及排除交换剂层中的气泡。
(2)再生。其目的是使失效的交换剂恢复软化能力。
(3)正洗。其目的是清除残余的再生剂和再生产物(如氯化钙、氯化镁)。离子交换刘再生后,必须经过正洗后方可使用。
离子交换剂在使用一段时问后要进行再生处理,即设法使离子交换反应以相反方向进行,使功能基回复原来状态,以供再次使用。常用的再生方法主要有:
化学再生法,即对失去活性的交换剂用化学试剂强制进行离子交换反应的逆过程,使功能基回复到原来的状态。如阳离子交换树脂可用强酸进行再生处理,释放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成;阴离子交换树脂可用强碱(如NaOH)进行再生处理,释放出被吸附的阴离子,再与OH-结合而恢复原来的组成。
电再生法简称EDI,是新兴的交换剂再生法。该法的核心是利用水电离所产生的H+和OH-离子来再生离子交换树脂。
离子交换剂的电再生技术与传统的酸、碱化学再生技术相比,其优势首先是无污染,由于再生不用酸碱,可从根本上消除采用酸碱再生树脂造成的环境污染问题;其次是经济性好,由于电再生法是靠水的电离来实现,耗电比电解耗电低得多,另外再生时树脂流呈流态化流动,阻力小,耗电少,花费仅为化学再生法费用的10%左右。对于一个300MW的火力发电厂,从酸碱再生法改为电再生法,每年可节省几百万元运行费用。由于离子交换水处理是水除盐系统使用最通用的处理方式,目前我国火力发电厂锅炉补给水处理系统仍有90%以上采用离子交换法,按所消耗的酸、碱量估算每年为20亿元一30亿元。所以,电再生法具有广阔的市场前景,是离子交换剂再生方法的发展趋势。
离子交换树脂的再生方法还可分为动态法和静态法。
(1)动态法
此法一般在交换柱或再生柱内进行。再生剂溶液不断进入柱中,并不断排出。
(2)静态法
在容器或交换柱内进行,再生时,一般分为三步。
把失效树脂转入容器内;先用清水洗涤,然后再加入再生剂溶液,加以搅拌混合,然后倒去再生废掖,如此反复数次;用水洗涤树脂,反复数次,直至再生剂溶液完全被洗出为止。
动态法与静态法比较,动态法的再生剂耗量小。所以一般采用动态法。当再生树脂数量少时.可采用静态法再生。
再生荆的选择主要是品种和纯度两方面的选择。
(1)再生剂品种的选择:
再生剂的品种有HCI、H2SO4、NaOH、Na2CO3、NaHCO3等,应按离子交换树脂的类型进行选择。
弱酸性阳离子交换树脂可用HCI或H2SO4,也可用CO2或NH3。强酸性阳离子交换树脂可用HCI或H2SO4等强酸。弱碱性阴离子交换树脂通常采用强碱或碱性钠盐(NaOH,Na2CO3和NaHCO3)作再生剂,也可用NH3。强碱性阴离子交换树脂的再生剂可选用NaOH等强碱。
(2)再生剂纯度的选择:
再生剂纯度对离子交换树脂的再生程度和出水水质有很大的影响。若再生剂内含有大量的杂质离子,则再生程度就会降低,出水水质就会受到影响,所以一般要选择纯度较高的再生剂。