Softening & Regeneration ng Ion Exchange Resin

Ion exchange resinAy isang polymer compound na hindi malulutas sa mga acid, alkaline solutions, at organikong solvents. Ito ay may mataas na katatagan sa pisikal at kemikal at isang mahalagang materyal na ginagamit sa paggamot ng tubig, paghihiwalay ng kemikal, paghihiwalay sa biyolohikal, at iba pang mga patlang. Ang prinsipyo nito ay upang gamitin ang mga ionic functional groups sa resin upang reaksyon ng kemikal sa mga ions sa solusyon, kaya makamit ang paghihiwalay at paglilinis ng ions.

Structure:

Ang mga elemento na gumagawa ng ion exchange resin ay pangkalahatang carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, at sulfur. Ang mga nasasakupang unit ay ang polymer backbone, functional groups na naka-attach sa backbone at exchangeable ions sa mga functional group. Ang polymer backbone ay isang three-dimensional multidimensional mesh struktura na may interconnected at entangled polymer chains, hindi kasangkot sa mga reaksyon ng ion exchange, at ang mga chains ay singil na mga grupo ng functional na may mga ion ng kabaligtaran na singil na tinatawag na exchangeable ions o counter ions. Ang polymer backbone at functional groups ay hindi maaaring lumipat nang malaya, ngunit ang counter ions ay maaaring mag-disciate sa libreng paglipat ng mga ions sa solusyon. Ang kakayahan na magpalitan sa iba pang mga counter ions ng parehong singil mula sa labas sa ilalim ng ilang mga kundisyon at ang proseso ng dissociation o resolusyon ay mababago., na tumutukoy sa pagpapaganap ng ion exchange ng resin.

Proseso ng pagbubuo at istruktura ng kemikal ng malakas na acid cation exchange resin

Ang labis na hardness ng tubig ay magdudulot ng maraming kahirapan para sa maraming industriya. Halimbawa, sa bahay na tubig, ang labis na hardness ng tubig ay mababawasan ang lasa ng inuming tubig, at sa mga malubhang kaso ay makakaapekto sa kalusugan ng tao. Sa pagbibigay ng tubig ng boiler, ang mga ions sa tubig ay makakagawa din ng boiler scale sa boiler, na hindi lamang basura ang gasolina, ngunit nagdudulot din ng mga pagsabog. Sa patlang ng desalination ng tubig sa dagat, hindi lamang isang malaking bilang ng Na⁺, K⁺, Cl^-, CO₃^2-, At SO₄^2-, Ngunit mataas din ang konsentrasyon ng Ca.²⁺At Mg²⁺, Nang walang anumang paggamot, ay magdudulot ng malaking bilang ng mga edad at sanhi ng hindi maibabalik na pag-scale sa loob ng sistema, pagpapababa ng rate ng pagbabalik ng tubig at ang katatagan ng operasyon, sa gayon ay nagpapataas ng gastos sa pagpapatakbo. Samakatuwid, kung mula sa pananaw ng domestic safety water o desalination system anti-fouling at scale inhibition, ito ay hindi maiiwasan upang kontrolin ang hardness ng tubig sa loob ng isang tiyak na range.

Ion Resin Softening & Regeneration Process

Ang mga palitan na ions na dala sa cation resin na ginagamit para sa malambot ng tubig ay karaniwang Na⁺At H⁺, Na maaaring reaksyon sa Ca²⁺At Mg²⁺Sa solusyon. Ang Na-type cation exchange resin, halimbawa, sa solusyon sa temperatura ng kuwarto at mababang konsentrasyon, dahil sa mas malakas na affinity sa pagitan ng Ca.²⁺(O Mg²⁺) At cation exchange resin, ang reaksyon sa kanan, Na,⁺Sa resin ay patuloy na pinalitan ng Ca²⁺(O Mg²⁺) Hanggang sa reaksyon equilibrium; kapag ang konsentrasyon ng Na⁺Sa solusyon ay mas malaki (i. e., ang resin ay idinagdag sa saturated saline o HCl solution), ang buong reaksyon ay ginagawa hanggang sa punto kung saan ang konsentrasyon ng Na⁺Sa solusyon ay mas malaki (i. e., Ang saturated saline o HCl solution ay idinagdag sa resin), ang buong reaksyon ay magpapatuloy sa kaliwa, i. e., Ca²⁺(O Mg²⁺) Sa resin ay patuloy na desorbed upang mag-reenerate ang resin ng ion exchange.

Pagkamabot at pag-regenerasyon ng Na⁺Exchange

Ang siklo ng pagbabago ng resin ay tumutukoy sa oras na ginagamit kapag ang resin ng exchange ay dahan-dahang nawala ang kapasidad ng adsorption pagkatapos ng isang panahon ng paggamit at reako hes ang saturant state. Ang pag-regeneration cycle ay may epekto sa maraming mga kadahilanan tulad ng flow ng tubig, kabuuang hardness ng tubig, pagpili ng resin, atbp.

Ayon sa dami ng tank ng softener ng tubig, kalkulahin ang dami ng pagpuno ng resin, na sa pangkalahatan ay 60% hanggang 90% ng taas ng tank ng tubig softener.

Maaari nating makita ang cycle ng regeneration tulad ng sumusunod:

Maaari ding makuha ang periodic water production bilang:

• H — Cycle Regeneration (oras)
• Q_C— Periodic water production (m³)
• V — Resin volume (m³)
• C — Working exchange kapasidad (mmol/L)
• Q — Inlet flow rate (m³/H)
• W — Total hardness (mmol/L)

Halimbawa, kapag Q = 40 m³/H; V = 2 m³; C = 800 mmol/L; W = 5 mmol/L, pagkatapos H = 2 × 800 ÷ (40 × 5) = 8 oras, at Q_C= 2 × 800 ÷ 5 = 320 m³.

Ang resin ay kailangang mabago sa katumbas na asin, acid, at alkali matapos ang kabiguan sa pagbabalik ng kapangyarihan nito sa pagtatrabaho, at ang regenerant consumption at regenerant ratio ay karaniwang ginagamit upang sukatin ang kapasidad ng regeneration ng resin. Regenerant consumption = Regenerant ratio × Molar mass, kaya cycle salt consumption = Regenerant ratio × Molar mass (g/mol) × Working exchange capacity (mol/L) × Resin filling volume (L).