混床陰離子樹脂哪里便宜鈉型陽離子交換樹脂
混床陰離子樹脂哪里便宜鈉型陽離子交換樹脂
1、陽樹脂的預(yù)處理
陽樹脂的預(yù)處理步驟如下：
首先使用飽和食鹽水，取其量約等于被處理樹脂體積的兩倍，將樹脂置于食鹽溶液中浸泡18-20小時，然后放盡食鹽水，用清水漂洗凈，使排出水不帶黃色；
其次再用2%-4%NaOH溶液，其量與上相同，在其中浸泡2-4小時（或小流量清洗），放盡堿液后，沖洗樹脂直至排出水接近中性為止；
后用5%HCL溶液，其量亦與上述相同，浸泡4-8小時，放盡酸液，用清水漂流至中性待用。
2、陰樹脂的預(yù)處理
其預(yù)處理方法中的步與陽樹脂預(yù)處理方法中的步相同；而后用5%HCL浸泡4-8小時，然后放盡酸液，用水清洗至中性；而后用2%-4% NaOH溶液浸泡4-8小時后，放盡堿液，用清水洗至中性待用
混床陰離子樹脂哪里便宜鈉型陽離子交換樹脂
陽離子交換樹脂鐵中毒的復(fù)蘇研究賈波，周柏青，李芹
（武漢大學(xué) 動力與機(jī)械學(xué)院，湖北 武漢 430072）
摘要：軟化器中使用的陽離子交換樹脂容易受到鐵離子的污染。采用均勻設(shè)計的方法，利用回歸分析和*化技術(shù)，研究了復(fù)蘇劑中各組分對陽離子復(fù)蘇效果的影響，得出了*復(fù)蘇配方，開發(fā)出了一種新的復(fù)蘇方法。這種方法具有腐蝕性低和復(fù)蘇效果良好的特點(diǎn)，為產(chǎn)生現(xiàn)場樹脂的復(fù)蘇提供了有益的借鑒。
關(guān)鍵詞：陽離子交換樹脂；均勻設(shè)計；回歸分析；優(yōu)化
中圖分類號：TU425.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2455（2003）04-0016-04A Study on Resuscitation of lron- Poisoned Cation ResinJIA Bo,ZHOU Bai-qing，LI Qin
（college of power and Mechanical Engineering,Wuhan University,Wuhan 430072,china）
Abstract：The cation resin used in softeners is easily contaminated by iron ion.The effects of different components in detoxicants on the result of resuscitation of the cation have been studied using the method of uniform design，regression analysis and optimization technology，based on which an optimum formula for resuscitation has been obtained and a new method for resuscitation has been developed.This new method features lower corrosion trend and good result of resuscitation，providing useful reference for the resuscitation of the resin on the production sites.
Keywords：cation resin；uniform design；regression analysis；optimization
目前，工業(yè)鍋爐上用于降低給水硬度的陽離子交換樹脂普遍存在著”鐵中毒”現(xiàn)象，除去樹脂中鐵的操作稱為”復(fù)蘇”或””，實(shí)際生產(chǎn)中常用的復(fù)蘇方法是用高濃度的鹽酸浸泡樹脂。不過這種方法存在著一個突出問題，這就是HCl對軟化 器的腐蝕。筆者對此問題進(jìn)行了試驗(yàn)研究，采用了還原復(fù)蘇法，并在基于均勻設(shè)計和回歸分析的基礎(chǔ)上對復(fù)蘇劑配方中的各影響因素進(jìn)行了詳細(xì)的研究，通過優(yōu)化試驗(yàn)取得了較好的效果。
1 試驗(yàn)部分
1.1 不同中毒程度樹脂的制備
在實(shí)際生產(chǎn)中，由于樹脂受鐵離子污染的程度不同，所需要的復(fù)蘇條件亦不同，為了模擬這一情況，筆者制備了不同中毒程度的樹脂，方法如下：
①制備”全鐵型（R3Fe）”、”全鈣型（R2Ca）”和”全鎂型（R2Mg）”樹脂：分別用過量的FeCl3、CaCl2，MgSO4溶液將陽離子交換樹脂*轉(zhuǎn)型,使其變成單一交換基團(tuán)樹脂。
?、谂渲畦F中毒樹脂：用上述3種樹脂按一定比例配制失效的鐵中毒樹脂。該樹脂中，R3Fe所占摩爾分?jǐn)?shù)X1根據(jù)中毒程度而取不同的值，R2Ca和R2Mg兩種樹脂的摩爾分?jǐn)?shù)為1-X1，且R2Ca和R2Mg的交換基團(tuán)的物質(zhì)的量比固定為3：1。
?、壑苽涫渲瑢樱簩?種樹脂混合均勻，直接裝入交換柱中備用。為了敘述方便，本文又稱X1為中毒率。
1.2 不同中毒程度樹脂的工作交換容量損失率
對不同中毒程度的樹脂在交換柱中進(jìn)行再生與運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)條件如下：
①再生條件：再生方式為順流再生；再生液為5%NaCl;再生流速4m／h；再生劑耗量為150g／mol；水溫為15℃.
?、谶\(yùn)行條件：正洗流速12m／h；進(jìn)水水質(zhì)硬度5.29mmol/L;運(yùn)行流速12m／h；水溫為15℃；運(yùn)行失效終點(diǎn)：硬度為40μmol／L。
在上述條件下獲得的試驗(yàn)結(jié)果如表1。
表1 工作交換容量損失率試驗(yàn) X1/% Y1/L Y2/（molm-3） η/% 0 6.60 645.91 0 10 6.48 634.58 1.75 20 5.77 555.37 14.02 22 5.63 545.06 15.61 25 5.50 537.99 16.71 28 5.48 536.64 16.92 30 5.36 523.88 18.89 35 4.47 437.02 32.34 40 4.02 293.06 39.15 45 3.78 368.74 42.92 50 2.93 286.25 55.68
注：Y1為周期制水量；Y2為工作交換容量。
表1中，工作交換容量損失率（η）定義為受到污染的樹脂（即X1>0％）減少的工作交換容量占未受到污染的樹脂（即X1=0％）的工作交換容量的百分率。為了敘述方便，本文以下部分將樹脂的工交換容量簡稱為工交?？紤]到由人工配制的樹脂層態(tài)進(jìn)入穩(wěn)定工況需要幾個過渡的運(yùn)行周期，故取第3，4運(yùn)行周期制水量的平均值h作為評價鐵中毒對樹脂性能影響的依據(jù)。
由表1可見，隨著鐵中毒程度的加重，即隨著X1增加，樹脂的工交不斷下降，當(dāng)X1為50％時，工交損失率（η）高達(dá)55.68％；試驗(yàn)中同時觀察到隨著X1增加，整個樹脂層顏色逐漸加深。
2 樹脂復(fù)蘇試驗(yàn)
2.1 鹽酸復(fù)蘇法
根據(jù)復(fù)蘇工藝的特點(diǎn)，在溫度為30℃的條件下用不同濃度的鹽酸對樹脂進(jìn)行了復(fù)蘇。個體復(fù)蘇過程：先將”鐵中毒”的樹脂浸泡在一倍樹脂體積的復(fù)蘇液中1.5h，然后用剩余的復(fù)蘇液以3m／h的流速通過樹脂層，復(fù)蘇后用除鹽水將樹脂層沖洗至中性，隨后進(jìn)行的再生和運(yùn)行過程與本文中的1.2節(jié)相同。試驗(yàn)中考慮4個影響因素，分別記作X1，X2，X3，X4，如表2。其中，X2為鹽酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；X3為鹽酸溶液浸泡樹脂的時間，h;X4為所用鹽酸溶液的體積相當(dāng)于樹脂層體積的倍數(shù)。X1-X3各取10個水平，X4取5個水平。
試驗(yàn)設(shè)計采用方開泰提出的均勻設(shè)計方法[1]。
本試驗(yàn)采用U10（103*5）的混合水平表，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
表2 試驗(yàn)設(shè)計與試驗(yàn)結(jié)果 實(shí)驗(yàn)編號 X1 X2 X3 X4 YI/L Y2/（molm-3） 1 10 5 7.5 5 6.52 639.17 2 20 6.5 6 4.5 5.75 560.98 3 22 8 4.5 4 5.72 561.41 4 25 4 8.5 3.5 5.46 535.16 5 28 5.5 7 3 5.51 540.12 6 30 7 5.5 5 5.44 533.98 7 35 8.5 4 4.5 4.32 421.87 8 40 4.5 8 4 4.73 462.05 9 45 6 6.5 3.5 4.36 428.64 10 50 7.5 5 3 4.43 432.29
對比表1和表2的試驗(yàn)結(jié)果可知，鹽酸復(fù)蘇對輕度鐵中毒樹脂（如中毒率在10％以下）有效，而中毒程度較大的樹脂復(fù)蘇收效不大。
2.2 還原復(fù)蘇法
2.2.1 還原復(fù)蘇法的原理
傳統(tǒng)的樹脂復(fù)蘇法是采用H+或Na+把樹脂上的Fe3+置換下來，但是由強(qiáng)酸性氫離子交換樹脂的選擇性系數(shù)可知，F(xiàn)e3+的選擇性系數(shù)要遠(yuǎn)大于Na+和H+的選擇性系數(shù)。因此這樣的交換是比較困難的。還原復(fù)蘇法的基本原理就是設(shè)法將樹脂上以離子態(tài)存在的Fe3+還原成較易溶解的Fe2+，而后者與樹脂的親和力就比前者與樹脂的親和力小[2]，這樣就使得將Fe3+從樹脂上交換下來變得比較容易，從而可以減少再生劑用量，降低再生液濃度，縮短再生時間。通過試驗(yàn)，篩選出的還原劑為Na2SO3，它與三價鐵的氧化還原反應(yīng)過程示意如下：
2Fe3+ + SO32- + H2O → 2Fe2+ + SO42- + 2H+
這一反應(yīng)進(jìn)行的比較*，部分Fe2+還會進(jìn)一步被Na2S03中的Na+置換并且此過程中不會產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀。筆者將一定濃度的鹽酸和NaCl與Na2S03進(jìn)行復(fù)配，利用鹽酸對Fe3+的溶解作用和NaCl中Na+離子的置換作用對樹脂進(jìn)行了復(fù)蘇，取得了良好的效果。試驗(yàn)設(shè)計采用了均勻設(shè)計表U20（46），試驗(yàn)結(jié)果見表3，復(fù)蘇工藝和本文中的第2.1節(jié)中鹽酸作為復(fù)蘇劑的復(fù)蘇工藝相同。表3中：X3為Na2S03溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；X4為NaCl溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；X5為復(fù)蘇液體總體積相當(dāng)于樹脂層總體積的倍數(shù)；X6為復(fù)蘇液中鹽酸，NaCl,Na2SO33種溶液的體積比。X1-X6各取4個水平。Y1，Y2分別為復(fù)蘇前后樹脂的工交，mol/m3;Y3為工交恢復(fù)率即污染樹脂復(fù)蘇后的工交占未受到污染樹脂工交的百分比，%。
表3還原復(fù)蘇法試驗(yàn)設(shè)計與試驗(yàn)結(jié)果 編號 X1 X2 X3 X4 X5 X7 X8 X6 Y1 Y2 Y3 1 30 3 4 6 4 0.43 0.28 1.5：1：1 523 598 92.58 2 50 5 6 4 4 0.43 0.28 1.5：1：1 286 592 91.65 3 50 4 7 6 7 0.50 0.25 2：1：1 286 495 76.64 4 40 3 6 7 7 0.43 0.28 1.5：1：1 393 615 95.22 5 20 4 6 7 5 0.33 0.33 1：1：1 555 644 99.70 6 20 6 7 5 6 0.43 0.28 1.5：1：1 555 599 92.73 7 30 6 6 6 7 0.62 0.12 2.5：1：0.5 523 605 93.67 8 30 5 7 7 4 0.50 0.25 2：1：1 523 597 92.43 9 20 5 4 6 7 0.43 0.28 1.5：1：1 555 610 94.44 10 20 4 6 5 4 0.62 0.12 2.5：1：0.5 555 596 92.27 11 40 3 7 5 5 0.33 0.33 1：1：1 393 603 93.37 12 20 3 5 4 6 0.50 0.25 2：1：1 555 600 92.30 13 40 6 5 6 4 0.33 0.33 1：1：1 393 615 95.21 14 30 6 4 4 5 0.50 0.25 2：1：1 523 606 93.82 15 50 5 4 5 6 0.33 0.33 1：1：1 286 490 75.86 16 50 3 5 5 5 0.62 0.12 2.5：1：0.5 286 604 93.51 17 40 4 4 7 6 0.62 0.12 2.5：1：0.5 393 573 88.71 18 40 5 7 4 6 0.62 0.12 2.5：1：0.5 393 488 75.55 19 30 4 5 4 7 0.33 0.33 1：1：1 523 602 93.20 20 50 6 5 7 5 0.50 0.25 2：1：1 286 586 90.73 平均值 30 4.5 5.5 5.5 5.5 0.47 0.245
注：由于在回歸方程中需要確定復(fù)蘇液中鹽酸溶液和Na2SO3溶液各自的體積分?jǐn)?shù)，故在表3中分別以X7和X8代表之。
2.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
對表3中的數(shù)據(jù)采用中心化二次回歸模型[2]進(jìn)行回歸分析，利用逐步回歸的方法篩選進(jìn)入回歸方程的變量，檢定閾值F1=0.10，F(xiàn)2=0.11得到如下的回歸方程，其中Y表示復(fù)蘇后樹脂的工交：
Y=576.533-2.068（X1-35）-222.289（X3-5.5）（X7-0.47）-15.954（X3-5.5）2-1.609（X1-35）（X4-5.5）+16.022（X2-4.5）2+10.312（X5-5.5）2-7.021（X3-5.5）-6.328（X4-5.5）（X5-5.5）-5.958（X2-4.5）（X5-5.5）
復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.976，F(xiàn)=22.086﹥F0.995（7，12）=5.52，回歸方程顯著。由回歸方程可以看出，復(fù)蘇液中與Na2SO3有關(guān)的項(xiàng)數(shù)達(dá)到三項(xiàng)，說明Na2SO3在復(fù)蘇液中起到了重要的作用，由各項(xiàng)回歸系數(shù)的大小知其中Na2SO3溶液的濃度及此溶液的濃度和鹽酸溶液在復(fù)蘇液中的體積分率的交互作用對復(fù)蘇后樹脂的工交有較大的影響。另外，鹽酸溶液和氯化鈉溶液也對復(fù)蘇后樹脂的工交有一定的影響。試驗(yàn)5已經(jīng)較好的解決了中毒率為20%的污染情況。
3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)
3.1 優(yōu)化起始點(diǎn)的選擇
樹脂中毒程度不同需分別進(jìn)行復(fù)蘇以確定相應(yīng)的*復(fù)蘇條件。下面以中毒率為50％的情況加以說明。在試驗(yàn)范圍內(nèi)應(yīng)用matlab軟件優(yōu)化工具箱中的constr函數(shù)[3]計算復(fù)蘇后工交達(dá)到zui大值時所對應(yīng)的復(fù)蘇液配方并經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)后得到如下的優(yōu)化試驗(yàn)起始點(diǎn)：X2=3％，X3=6%，X4=3％，X5=4，X7=0.25，X8=0.55。相應(yīng)的工交為：630mol／m3。
3.2 優(yōu)化試驗(yàn)
為了達(dá)到*的復(fù)蘇效果，圍繞上述條件追加了4次試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計及結(jié)果見表4。經(jīng)過優(yōu)化試驗(yàn)后得到的*復(fù)蘇液組成為：X2=3％，X3=6.5％，X4=3％，X5=4，X7=0.30，X8=0.5，復(fù)蘇后樹脂的工交為640mol／m3。
表4 優(yōu)化試驗(yàn)及結(jié)果 實(shí)驗(yàn)編號 X2 X3 X4 X5 X7 X8 工交/（molm-3） 1 3.5 5.8 5 4.5 0.20 0.55 603 2 3 6.3 7 4 0.30 0.50 592 3 3 6.5 3 4 0.30 0.50 640 4 2.5 6 5 5 0.25 0.50 633
4 結(jié)論
?、匐S著樹脂”鐵中毒”程度的加深，復(fù)蘇液中所需的Na2SO3的量亦應(yīng)該相應(yīng)提高，經(jīng)過優(yōu)化試驗(yàn)后的復(fù)蘇液中鹽酸的含量較低，腐蝕性減弱。
②采用Na2SO3還原復(fù)蘇法對”鐵中毒”的樹脂進(jìn)行復(fù)蘇后，樹脂的外觀顏色得到了恢復(fù)，理化性能經(jīng)試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常，工交也得到了較好的恢復(fù)，復(fù)蘇效果良好。
③采用均勻設(shè)計和回歸分析，用較少的試驗(yàn)次數(shù)獲得了預(yù)期的結(jié)果，試驗(yàn)結(jié)果表明這種優(yōu)化方法是可靠的，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
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作者簡介：賈波（1973-），男，山西太原，武漢大學(xué)水質(zhì)科學(xué)與控制工程系2000級碩士研究生，（027）87888473，jb_99。
【津達(dá)正通化工】無論是 軟化樹脂再生還是反洗程序過后，都要調(diào)整樹脂的酸堿值。由于再生溶液通常屬于堿性，樹脂再生程序后即便是用清水清洗，一般也會帶有一些堿性。所以通常還需要正洗一次。
混床設(shè)備是水處理行業(yè)中的元老級設(shè)備，混床的的意思是指把一定量的陽陰離子交換樹脂共同填裝在同一容器中，進(jìn)而進(jìn)行水處理交換。
由于陽樹脂密度比陰樹脂相對大很多，所以共同填裝時陰樹脂在陽樹脂的上面。一般陽陰離子交換樹脂添加比例為一比二，也有填裝比例不同的，可按照需要選擇不同比例填裝。
混床根據(jù)類型可分為容器內(nèi)同步再生方式和容器外部再生方式。容器內(nèi)同步再生式換混床設(shè)備在工作及整個再生過程都是在混床設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行，再生時 陽樹脂不移出設(shè)備以外，且陽、陰樹脂同時再生，因此所需附屬設(shè)備少，操作簡便。
離子交換樹脂是目前水處理行業(yè)中具潛力的樹脂品牌，跟隨著水處理事業(yè)蒸蒸日上，樹脂也逐漸進(jìn)入到各類工業(yè)中。
離子交換樹脂型號系列繁多，由于化學(xué)成分和組成結(jié)構(gòu)不一樣而具備不同的功能和特性，適合應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。所以在進(jìn)行樹脂選型時，要根據(jù)工藝要求和樹脂性質(zhì)不同，選用適當(dāng) 離子交換樹脂型號。
水處理用離子交換樹脂的使用量是個工業(yè)中大的，幾乎能占到離子交換樹脂應(yīng)用量的百分之九十，主要是用于去除水中的各種陰陽離子。目前，離子交換樹脂的大消耗量是用在火力發(fā)電廠的純水處理上，其次是原子能、半導(dǎo)體、電子工業(yè)等。
樹脂本身在出廠時就含有一定的平衡水分，由于這些水分非常重要，在存貯和運(yùn)送過程中應(yīng)盡量保持濕潤，防止水分丟失。
停止運(yùn)輸后， 樹脂盡量放置在室內(nèi)或加蓋，桶裝樹脂不必再次加蓋，但是袋裝樹脂需要防止陽光直射，還需要遠(yuǎn)離鍋爐等加熱設(shè)施，主要都為了防止樹脂水分丟失。如果出現(xiàn)樹脂水分丟失現(xiàn)象，切記，不要將樹脂馬上放在水中，立即放置水中會導(dǎo)致樹脂遇水破碎。應(yīng)該根據(jù)樹脂水分丟失程度，用百分之十左右的鹽水慢慢導(dǎo)入到樹脂容器中，浸泡數(shù)小時后用潔凈水逐步稀釋。
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