Numéro de modèle: Adoucissement et régénération de la résine échangeuse d'ions

Résine échangeuse d'ionsEst un composé polymère insoluble dans les acides, les solutions alcalines et les solvants organiques. Il a une stabilité physique et chimique élevée et est un matériau important utilisé dans le traitement de l'eau, la séparation chimique, la séparation biologique et d'autres domaines. Son principe est d'utiliser les groupes fonctionnels ioniques sur la résine pour réagir chimiquement avec les ions en solution, réalisant ainsi la séparation et la purification des ions.

Structure

Les éléments qui composent une résine échangeuse d'ions sont généralement le carbone, l'hydrogène, l'oxygène, l'azote et le soufre. Les unités constitutives sont le squelette polymère, les groupes fonctionnels attachés au squelette et les ions échangeables dans les groupes fonctionnels. Le squelette polymère est une structure maillée multidimensionnelle tridimensionnelle avec des chaînes polymères interconnectées et enchevêtrées, non impliquées dans les réactions d'échange d'ions, et les chaînes sont chargées de groupes fonctionnels avec des ions de charge opposée appelés ions échangeables ou contre-ions. Le squelette polymère et les groupes fonctionnels ne peuvent pas se déplacer librement, mais les contre-ions peuvent se dissocier en ions se déplaçant librement dans la solution. La capacité d'échanger avec d'autres contre-ions de la même charge de l'extérieur dans certaines conditions et le processus de dissociation ou de résolution est réversible, ce qui détermine les performances d'échange ionique de la résine.

Processus de formation et structure chimique de résine échangeuse de cations acides forts

Une dureté excessive de l'eau causera beaucoup d'inconvénients à de nombreuses industries. Par exemple, dans l'eau domestique, une dureté excessive de l'eau réduira le goût de l'eau potable et, dans les cas graves, affectera la santé humaine. Dans l'approvisionnement en eau de la chaudière, les ions de dureté dans l'eau généreront également une échelle de chaudière dans la chaudière, ce qui non seulement gaspille du carburant, mais provoque également des explosions. Dans le domaine du dessalement de l'eau de mer, il n'y a pas seulement un grand nombre de Na⁺, K⁺, Cl^-, CO₃^2-Et ainsi de suite₄^2-Mais aussi une forte concentration de Ca^{2 +}Et Mg^{2 +}, Sans aucun traitement, va précipiter un grand nombre de précipités et provoquer une mise à l'échelle irréversible à l'intérieur du système, réduisant le taux de récupération de l'eau et la stabilité de fonctionnement, augmentant ainsi les coûts d'exploitation. Par conséquent, que ce soit du point de vue de la sécurité de l'eau domestique ou du système de dessalement anti-encrassement et de l'inhibition de l'échelle, il est inévitable de contrôler la dureté de l'eau dans une certaine plage.

Processus de ramollissement et de régénération de résine d'ion

Les ions échangeables portés sur la résine de cation utilisée pour l'adoucissement de l'eau sont généralement Na⁺Et H⁺, Qui peut réagir avec Ca^{2 +}Et Mg^{2 +}Dans la solution. Résine échangeuse de cations de type Na, par exemple, dans la solution à température ambiante et à faible concentration, en raison de la plus forte affinité entre le Ca^{2 +}(Ou Mg)^{2 +}) Et résine échangeuse de cations, la réaction vers la droite, Na⁺Dans la résine est continuellement remplacé par du Ca^{2 +}(Ou Mg)^{2 +}) Jusqu'à l'équilibre de réaction; lorsque la concentration de Na⁺Dans la solution est plus grande (c'est-à-dire que la résine est ajoutée à une solution saline saturée ou à une solution de HCl), l'ensemble de la réaction est effectué au point où la concentration de Na⁺Dans la solution est plus grande (c'est-à-dire que la solution saline saturée ou HCl est ajoutée à la résine), toute la réaction se déroulera vers la gauche, c.-à-d. Ca^{2 +}(Ou Mg)^{2 +}) Dans la résine est désorbée en continu pour régénérer la résine échangeuse d'ions.

Adoucissement et régénération du Na⁺Résine d'échange

Le cycle de régénération de la résine fait référence au temps utilisé lorsque la résine échangeuse perd progressivement sa capacité d'adsorption après une période d'utilisation et atteint l'état saturant. Le cycle de régénération est influencé par de nombreux facteurs tels que le débit d'eau, la dureté totale de l'eau, la sélection de la résine, etc.

Selon le volume du réservoir d'adoucisseur d'eau, calculez le volume de remplissage de résine, qui est généralement de 60% à 90% de la hauteur du réservoir d'adoucisseur d'eau.

Nous pouvons trouver le cycle de régénération comme suit:

La production d'eau périodique peut également être obtenue comme:

• H — Cycle de régénération (heure)
• Q_C— Production périodique d'eau (m)³)
• V — Volume de résine (m³)
• C — Capacité d'échange de travail (mmol/L)
• Q — Débit d'entrée (m)³/H)
• W — Dureté totale de l'eau (mmol/L)

Par exemple, lorsque Q = 40 m³/H; V = 2 m³; C = 800 mmol/L; W = 5 mmol/L, puis H = 2 × 800 ÷ (40 × 5) = 8 heures, et Q_C= 2 × 800 ÷ 5 = 320 m³.

La résine doit être régénérée avec le sel, l'acide et l'alcali correspondants après l'échec de restaurer sa capacité de travail, et la consommation de régénérant et le rapport de régénérant sont généralement utilisés pour mesurer la capacité de régénération de la résine. Consommation régénérante = Rapport régénérant × Masse molaire, donc Cycle consommation de sel = Rapport régénérant × Masse molaire (g/mol) × Capacité d'échange de travail (mol/L) × Volume de remplissage de résine (L).