Làm mềm và tái tạo nhựa trao đổi ion

Nhựa trao đổi ionLà một hợp chất polymer không hòa tan trong axit, dung dịch kiềm và dung môi hữu cơ. Nó có độ ổn định vật lý và hóa học cao và là một vật liệu quan trọng được sử dụng trong xử lý nước, tách hóa học, tách sinh học và các lĩnh vực khác. Nguyên tắc của nó là sử dụng các nhóm Chức năng ion trên nhựa để phản ứng hóa học với các ion trong dung dịch, do đó đạt được sự tách và thanh lọc các ion.

Cấu trúc

Các nguyên tố tạo thành nhựa trao đổi ion nói chung là cacbon, hydro, oxy, nitơ và lưu huỳnh. Các đơn vị thành phần là xương sống Polymer, các nhóm chức năng gắn liền với xương sống và các ion có thể trao đổi trong các nhóm chức năng. Xương sống polymer là một cấu trúc lưới đa chiều ba chiều với các chuỗi Polymer liên kết và vướng vào nhau, không liên quan đến phản ứng trao đổi ion, và các chuỗi được nạp các nhóm chức năng với các ion của điện tích ngược lại gọi là ion có thể trao đổi hoặc các ion phản ứng. Xương sống polymer và các nhóm chức năng không thể di chuyển tự do, nhưng các ion phản ứng có thể phân tách thành các ion di chuyển tự do trong dung dịch. Khả năng trao đổi với các ion phản ứng khác của cùng một điện tích từ bên ngoài trong một số điều kiện nhất định và quá trình phân ly hoặc độ phân giải có thể đảo ngược, xác định hiệu suất trao đổi ion của nhựa.

Quá trình hình thành và cấu trúc hóa học của nhựa trao đổi cation axit mạnh

Độ cứng của nước quá mức sẽ gây ra rất nhiều bất tiện cho nhiều ngành công nghiệp. Ví dụ, trong nước sinh hoạt, độ cứng của nước quá mức sẽ làm giảm mùi vị của nước uống, và trong những trường hợp nghiêm trọng sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Trong cấp nước nồi hơi, các ion cứng trong nước cũng sẽ tạo ra cân nồi hơi trong nồi hơi, không chỉ thải nhiên liệu mà còn gây ra các vụ nổ. Trong lĩnh vực khử Muối nước biển, không chỉ có một số lượng lớn NA⁺, K⁺, CL^-, Co₃^2-, Và như vậy₄^2-, Nhưng cũng có nồng độ cao của ca^{2 +}Và mg^{2 +}, Mà không cần xử lý, sẽ kết tủa một số lượng lớn các chất kết tủa và gây ra sự mở rộng không thể đảo ngược bên trong hệ thống, giảm tỷ lệ phục hồi nước và sự ổn định của hoạt động, do đó làm tăng chi phí vận hành. Do đó, cho dù từ góc độ an toàn nước sinh hoạt hoặc hệ thống khử muối chống bẩn và ức chế quy mô, không thể tránh khỏi việc kiểm soát độ cứng của nước trong một phạm vi nhất định.

Quá trình làm mềm và tái tạo nhựa ion

Các ion có thể trao đổi được mang trên nhựa cation dùng để làm mềm nước nói chung là NA⁺Và h⁺, Có thể phản ứng với ca^{2 +}Và mg^{2 +}Trong Giải Pháp. Nhựa trao đổi cation loại Na, ví dụ, trong dung dịch ở nhiệt độ phòng và nồng độ thấp, do mối quan hệ mạnh mẽ hơn giữa ca^{2 +}(Hoặc mg^{2 +}) Và nhựa trao đổi cation, phản ứng bên phải, Na⁺Trong nhựa liên tục thay thế bằng ca^{2 +}(Hoặc mg^{2 +}) Cho đến khi cân bằng phản ứng; khi nồng độ NA⁺Trong dung dịch lớn hơn (tức là nhựa được thêm vào dung dịch muối bão hòa hoặc dung dịch HCL), toàn bộ phản ứng được thực hiện đến mức nồng độ NA⁺Trong dung dịch lớn hơn (tức là dung dịch muối bão hòa hoặc dung dịch HCL được thêm vào nhựa), toàn bộ phản ứng sẽ tiến hành sang trái, ví dụ, Ca^{2 +}(Hoặc mg^{2 +}) Trong nhựa được liên tục khử cặn để tái tạo nhựa trao đổi ion.

Làm mềm và tái tạo NA⁺Nhựa trao đổi

Chu trình tái tạo nhựa đề cập đến thời gian được sử dụng khi nhựa trao đổi dần dần mất khả năng hấp phụ sau một thời gian sử dụng và đạt đến trạng thái bão hòa. Chu kỳ tái sinh bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như Lưu lượng nước, độ cứng tổng thể của nước, lựa chọn nhựa, v. v.

Theo thể tích của bể làm mềm nước, tính toán thể tích làm đầy nhựa, thường là 60% đến 90% chiều cao của bể làm mềm nước.

Chúng ta có thể tìm thấy chu kỳ tái sinh như sau:

Sản xuất nước định kỳ cũng có thể thu được như:

• Chu kỳ tái tạo H — (giờ)
• Q_CSản xuất nước tuần hoàn — (M³)
• Khối lượng nhựa V — (M³)
• C — Công suất trao đổi làm việc (mmol/L)
• Q — tốc độ dòng chảy đầu vào (M³/H)
• W — tổng độ cứng của nước (mmol/L)

Ví dụ: khi Q = 40 m³/H; V = 2 m³; C = 800 mmol/L; W = 5 mmol/L, sau đó H = 2 × 800 ÷ (40 × 5) = 8 giờ, và Q_C= 2 × 800 5 = 320 M³.

Nhựa cần được tái sinh với muối, axit và kiềm tương ứng sau khi không khôi phục được khả năng làm việc của nó, và tỷ lệ tiêu thụ tái tạo và tái tạo thường được sử dụng để đo khả năng tái sinh của nhựa. Tiêu thụ tái sinh = tỷ lệ tái sinh × khối lượng MOL, do đó tiêu thụ Muối chu kỳ = tỷ lệ tái sinh × khối lượng MOL (g/MOL) × Công suất trao đổi làm việc (mol/L) × nhựa điền Khối lượng (L).