Addolcimento e rigenerazione della resina di scambio ionico

Resina a scambio ionico È un composto polimerico insolubile in acids, soluzioni alcaline s, e solvents organici . Ha un'elevata stabilità fisica e chimica ed è un materiale importante utilizzato nel trattamento dell'acqua , separazione chimica , biologico Separation, e altri campi . Il suo principio è quello di utilizzare i gruppi funzionali ionici sulla resina per reagire chimicamente con gli ioni in solution, ottenendo così la separazione e la purificazione di Ions.

Struttura

Gli elementi che compongono una resina a scambio ionico sono generalmente carbon, idrogen, oxygen, nitrogen, e sulfur. Le unità costituenti sono i gruppi funzionali del polimero backbone, attaccati alla spina dorsale e ioni scambiabili nei gruppi funzionali . La spina dorsale polimerica è una multidimensionale tridimensionale Struttura a rete con catene polimeriche interconnesse e impigliate , non coinvolte nelle reazioni a scambio ione, e le catene sono gruppi funzionali caricati con ioni di carica opposta chiamati ioni scambiabili o contro ions. La spina dorsale e i gruppi funzionali del polimero non possono muoversi freely, ma contro ioni Può dissociarsi in ioni che si muovono liberamente nella soluzione. La capacità di scambiare con altri contro ioni della stessa carica dall'esterno in determinate condizioni e il processo di dissociazione o risoluzione è reversible, che determina le prestazioni di scambio ionico del Resin.

Processo di formazione e struttura chimica della resina a scambio cationico acido forte

L'eccessiva durezza dell'acqua causerà molti disagi per molte industrie. Per esempio , nell'acqua domestica , l'eccessiva durezza dell'acqua ridurrà il gusto dell'acqua potabile , e in casi gravi influirà sulla salute umana . In acqua della caldaia Supply, ioni di durezza in acqua genererà anche scala di caldaia nel boiler, che non solo spreca fuel,, ma provoca anche explosions. Nel campo della desalination, acqua di mare non ci sono solo un gran numero di Na⁺, K⁺, Cl^-, CO₃^2-, e COSÌ₄^2-, ma anche un'alta concentrazione di Ca^{2 +} E Mg^{2 +}, senza alcun trattamento, farà precipitare un gran numero di precipitati e causerà incrostazioni irreversibili all'interno del sistema, riducendo il tasso di recupero dell'acqua e la stabilità dell'operazione, quindi Aumento dei costi di funzionamento . Therefore, se dal punto di vista della sicurezza dell'acqua domestica o del sistema di desalinizzazione anti-fouling e scala inhibition, è inevitabile controllare la durezza dell'acqua entro un certo Range.

Processo di addolcimento e rigenerazione della resina ionica

Gli ioni scambiabili trasportati sulla resina cationica utilizzata per l'addolcimento dell'acqua sono generalmente Na⁺ E H⁺, che può reagire con Ca^{2 +} E Mg^{2 +} Nella soluzione . scambio cationico di tipo Na resin, per esempio , nella soluzione a temperatura ambiente e a bassa concentrazione, a causa della maggiore affinità tra Ca^{2 +} (O Mg^{2 +}) E lo scambio cationico resin, la reazione a destra , Na⁺ Nella resina viene continuamente sostituito da Ca^{2 +} (O Mg^{2 +}) Fino all'equilibrio di reazione; quando la concentrazione di Na⁺ Nella soluzione è maggiore (i.e., la resina viene aggiunta alla soluzione salina saturata o HCl) , l'intera reazione viene effettuata al punto in cui la concentrazione di Na⁺ Nella soluzione è maggiore (i.e., soluzione salina saturata o HCl è aggiunta alla resina) , l'intera reazione procederà a sinistra , i.e., Ca^{2 +} (O Mg^{2 +}) Nella resina viene continuamente desorbito per rigenerare lo scambio ionico resin.

Addolcimento e rigenerazione di Na⁺ Resina di scambio

Il ciclo di rigenerazione della resina si riferisce al tempo utilizzato quando la resina di scambio perde gradualmente la sua capacità di adsorbimento dopo un periodo di utilizzo e raggiunge il saturante state. Il ciclo di rigenerazione è influenzato da molti fattori come il flusso d'acqua , indurimento totale dell'acqua , selezione della resina , etc.

Secondo il volume dell'addolcitore d'acqua tank, calcolare il volume di riempimento di resina , che è generalmente da 60% a 90% dell'altezza dell'addolcitore d'acqua tank.

Possiamo trovare il ciclo di rigenerazione come segue:

La produzione periodica di acqua può anche essere ottenuta come:

• H — Ciclo di rigenerazione (ora)
• Q_C — Produzione periodica dell'acqua (m³)
• V — Volume della resina (m³)
• C — Capacità di scambio di lavoro (mmol/L)
• Q — Portata di entrata (m³/H)
• W — Durezza totale dell'acqua (mmol/L)

Per esempio , quando Q = 40 m³/H; V = 2 m³; C = 800 mmol/L; W = 5 mmol/L, quindi H = 2 × 800 kh (40 × 5) = 8 hour, e Q_C = 2 × 800 mai 5 = 320 m³.

La resina deve essere rigenerata con il corrispondente salt, acid, e alcali dopo il mancato ripristino della sua capacità di lavoro , e il consumo rigenerante e il rapporto rigenerante sono generalmente utilizzati per misurare la capacità di rigenerazione della resin. Consumo rigenerante = rapporto rigenerante × Molar mass, quindi consumo di sale ciclabile = rapporto rigeneratore) × Capacità di scambio di lavoro (mol/L) × Volume di riempimento in resina (L).