Смягчение & регенерация ионообменной смолы

Ионообменная смолаПредставляет собой полимерное соединение, нерастворимое в кислотах, щелочных растворах и органических растворителях. Он обладает высокой физической и химической стабильностью и является важным материалом, используемым в водоочистке, химическом разделении, биологическом разделении и других областях. Его принцип заключается в использовании ионных функциональных групп на смоле для химической реакции с ионами в растворе, тем самым достигая разделения и очистки ионов.

Структура

Элементы, которые составляют ионообменную смолу, обычно представляют собой углерод, водород, кислород, азот и серу. Составными единицами являются полимерный остов, функциональные группы, присоединенные к остову, и обменные ионы в функциональных группах. Полимерная основа представляет собой трехмерную многомерную сетчатую структуру с взаимосвязанными и запутываемыми полимерными цепями, не участвующими в ионообменных реакциях, и цепи представляют собой заряженные функциональные группы с ионами противоположного заряда, называемые обменными ионами или противоионами. Полимерная основа и функциональные группы не могут свободно перемещаться, но противоионы могут диссоциировать на свободно движущиеся ионы в растворе. Способность к обмену с другими противоионами того же заряда извне при определенных условиях и процессе диссоциации или разрешения обратима, что определяет ионообменные характеристики смолы.

Процесс образования и химическая структура сильной кислоты катионного обмена смолы

Чрезмерная жесткость воды вызовет много неудобств для многих отраслей промышленности. Например, в бытовой воде чрезмерная жесткость воды уменьшит вкус питьевой воды, а в серьезных случаях повлияет на здоровье человека. В водоснабжении котла ионы жесткости в воде также будут генерировать шкалу котла в котле, которая не только тратит топливо, но и вызывает взрывы. В области опреснения морской воды существует не только большое количество Na.⁺, К⁺, Кл^-, CO₃^2-, И ТАК₄^2-, Но также высокая концентрация Ca^{2 +}И Mg^{2 +}Без какой-либо обработки будет осаждать большое количество осадков и вызывать необратимое масштабирование внутри системы, снижая скорость восстановления воды и стабильность работы, тем самым увеличивая эксплуатационные расходы. Поэтому, будь то с точки зрения внутренней безопасности воды или системы опреснения против обрастания и ингибирования накипи, неизбежно контролировать жесткость воды в определенном диапазоне.

Процесс размягчения и регенерации ионной смолы

Сменные ионы, переносимые на катионной смоле, используемой для умягчения воды, обычно являются Na.⁺И H⁺, Который может реагировать с Ca^{2 +}И Mg^{2 +}В решении. Na-типа катионообменная смола, например, в растворе при комнатной температуре и низкой концентрации, благодаря более сильному сродству между Ca^{2 +}(Или мг^{2 +}) И катионообменная смола, реакция вправо, Na⁺В смоле непрерывно заменяется на Ca^{2 +}(Или мг^{2 +}) До равновесной реакции; когда концентрация Na⁺В растворе больше (т. е. смола добавляется в насыщенный физиологический раствор или раствор HCl), всю реакцию проводят до точки, где концентрация Na⁺В растворе больше (т. е. в смолу добавляют насыщенный физиологический раствор или раствор HCl), вся реакция будет протекать влево, т. е. Ca^{2 +}(Или мг^{2 +}) В смоле непрерывно десорбируется для регенерации ионообменной смолы.

Смягчение и регенерация Na⁺Обменная смола

Цикл регенерации смолы относится к времени, когда обменная смола постепенно теряет свою адсорбционную способность после периода использования и достигает насыщенного состояния. На цикл регенерации влияют многие факторы, такие как расход воды, общая жесткость воды, выбор смолы и т. Д.

В зависимости от объема резервуара для умягчения воды рассчитайте объем наполнения смолой, который обычно составляет от 60% до 90% высоты резервуара для умягчения воды.

Мы можем найти цикл регенерации следующим образом:

Периодическое производство воды также может быть получено как:

• H — Цикл регенерации (час)
• Q_С— Периодическое производство воды (м³)
• V — Объем смолы (м³)
• C — Рабочая обменная способность (ммоль/л)
• Q — Расход входного потока (м³/Ч)
• W — Общая жесткость воды (ммоль/л)

Например, когда Q = 40 м³/Ч; V = 2 м³; C = 800 ммоль/л; W = 5 ммоль/л, тогда H = 2 × 800 ÷ (40 × 5) = 8 часов, а Q_С= 2 × 800 ÷ 5 = 320 м³.

Смола должна быть регенерированной с соответствующей солью, кислотой и щелочью после неспособности восстановить свою работоспособность, а потребление регенеранта и соотношение регенеранта обычно используются для измерения регенеративной способности смолы. Регенерант потребление = Регенерант соотношение × Молярная масса, так что цикл потребления соли = Регенерант соотношение × Молярная масса (г/моль) × Рабочая емкость обмена (моль/л) × Смола наполнения объем (л).