H2SO4再生注意事項(xiàng)

1、硫酸再生陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的應(yīng)用（作者：余琴花）摘要： 介紹了鹽酸、 硫酸再生陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在操作上的不同，酸消耗量的計(jì)算 ，廢水排放量的計(jì)算以及生產(chǎn)成本的比較。關(guān)鍵詞：離子交換樹(shù)脂硫酸再生酸消耗量廢水排放分步再生(stepwiseregeration)用硫酸再生陽(yáng)離子交換劑時(shí)，為防止交換劑表面生成硫酸鈣沉淀，分2-3 步漸漸增大硫酸再生液的濃度的再生主法。離子交換樹(shù)脂是用于軟化水的交換劑，在使用一段時(shí)間后，吸附的雜質(zhì)接近飽和狀態(tài)，就要進(jìn)行再生處理，使之恢復(fù)原來(lái)的組成和性能。目前， 國(guó)內(nèi)樹(shù)脂的再生常用化學(xué)藥劑酸堿法：使失效的樹(shù)脂恢復(fù)交換能力， 酸的使用通常采用 HCl 或 H 2SO4，堿的使用一

2、般采用 NaOH 。目前，我公司脫鹽水的裝備能力有： 40m3/h 固定床三個(gè)系列， 120m3/h 雙室浮動(dòng)床兩個(gè)系列，工藝流程是：原水陽(yáng)離子交換器除碳器中間水箱陰離子交換器脫鹽水箱。在生產(chǎn)中，采用酸堿法再生離子交換樹(shù)脂，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的再生原來(lái)一直采用 HCL ，但再生過(guò)程產(chǎn)生的大量含CL -廢液難以處理， 為解決廢水的排放問(wèn)題，將再生劑改為 H2SO4。下面就H2SO4 再生和 HCL 再生進(jìn)行比較：1、操作方法不同1.1H2SO4 再生相對(duì)于HCL 再生來(lái)說(shuō)要復(fù)雜一些：HCL 再生采用的是一步再生法，即進(jìn)行預(yù)噴射后，將再生酸濃度一次性調(diào)節(jié)到指標(biāo)范圍內(nèi)(一般控制3 4%)，再生液流速 5

3、m/h，以穩(wěn)定的濃度、流速將需要消耗的再生劑量消耗完，開(kāi)始后面的置換、清洗步驟；1.2 H2SO4 再生采用的是兩步再生法，即進(jìn)行預(yù)噴射后，將再生酸濃度調(diào)節(jié)到0.71.5，再生液流速7 10m/h，第一步再生消耗再生劑總量的60%；第二步再生在第一步再生濃度的基礎(chǔ)上，將再生液濃度直接調(diào)節(jié)到1.5 3.0%，再生液流速 57m/h ，第二步再生消耗再生劑總量的40%，當(dāng)需要消耗的再生劑量全部消耗完時(shí)，開(kāi)始后面的置換、清洗步驟。2、再生劑消耗量不同采用 HCL 再生和采用H2SO4 再生消耗的酸量不同，生產(chǎn)成本不同。我公司固定離子交換器采用的是001*7 的強(qiáng)酸性樹(shù)脂，雙室浮動(dòng)離子交換器采用的是0

4、01*7 的強(qiáng)酸性樹(shù)脂和D113-III 的大孔弱酸性樹(shù)脂，樹(shù)脂在不同的交換器和使用不同再生劑時(shí)，工作交換容量不一樣。我公司離子交換設(shè)備樹(shù)脂裝載量及樹(shù)脂的參數(shù)如表(一 )所示：表(一)1樹(shù)脂型號(hào)001×7D113-III備注固定床裝載量4.0*3(m )雙室浮動(dòng)床裝置7.852.82量 (m3)樹(shù)脂工作交換容10002300HCL 再生量(mol/m 3)樹(shù)脂工作交換容650*H 2SO4 再生固量(mol/m 3)定床樹(shù)脂工作交換容9001600H 2SO4 再生雙量(mol/m 3)室浮動(dòng)床再生劑消耗量按下式計(jì)算： G=V 1×EG×N×n/1000

5、 公斤(1)式中： V1 1 臺(tái)交換器中裝載樹(shù)脂的體積，m3；EG樹(shù)脂的交換容量，克當(dāng)量/米 3；N再生劑當(dāng)量 (或每 1 克當(dāng)量再生劑所相當(dāng)?shù)目藬?shù)，克/克當(dāng)量； )n再生劑實(shí)際用量為理論量的倍數(shù)，又稱(chēng)再生劑倍率。實(shí)際消耗再生劑量為： GG=G/ × 100公斤(2)式中： 工業(yè) 產(chǎn)品中再生劑的含量，以百分率表示，% 。再生劑的當(dāng)量為：H 2SO4=49 ，HCL 36.5；HCL 再生固定離子交換器的再生劑倍率取1.5，再生雙室浮動(dòng)床的再生劑倍率取1.3；H2SO4 再生固定離子交換器的再生劑倍率取1.6，再生雙室浮動(dòng)床的再生劑倍率取1.2，根據(jù)式(1) 和式 (2) 計(jì)算可得酸消

6、耗量如表 (二)所示：表(二)固定離子交換器雙室浮動(dòng)離子交換器消耗 HCL 量消耗 H2SO4 量 (kg)消耗 HCL 量(kg)消耗 H 2SO4 量(kg)(kg)219(100%)203.84(100%)680.24(100%)680.72(100%)730(30%)208(98%)2267.48(30%)694.62(98%)2從表中數(shù)據(jù)可以看出， 固定床系列 H 2SO4 再生酸消耗量較HCL 再生低，成本下降 1.813元/ 次，雙室浮動(dòng)床系列 H 2SO4 再生消耗酸量與 HCL 相當(dāng)，生產(chǎn)成本上升6.28 元 /次。 (我公司生產(chǎn)的 HCL 為 335.00 元 /噸， H2

7、SO4 為 344.00 元 /噸。 )HCL 再生和 H2SO4 再生陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，運(yùn)行情況比較如下：表(三)硬度脫鹽水電導(dǎo)周期制水量(mmol/l)率 ( s/cm)PH 值備注(m3)固定床0.023.578640系列HCL 再生陽(yáng)浮動(dòng)床床3.17829000.01系列固定床0.0233.1778644系列H2SO4 再生浮動(dòng)床陽(yáng)床0013.2783000系列從表中數(shù)據(jù)可以看出， H2SO4 再生和 HCL 再生相比，裝置周期制水量和出水指標(biāo)基本一致。3、廢液排放量和處理廢液成本不同離子交換樹(shù)脂運(yùn)行一個(gè)周期后再生時(shí)排出的酸、堿性廢液量， 在處理一般水質(zhì)的原水時(shí)，約占除鹽系統(tǒng)出力的5 1

8、0%，對(duì)于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂而言，采用HCL 和采用 H2SO4 再生由于在操作控制上有區(qū)別，產(chǎn)生的廢液量不同，使生產(chǎn)成本不同。3.1 我公司的脫鹽水裝置再生操作參數(shù)如表(四 )所示：表(四)固定床浮動(dòng)床陽(yáng)床陰床陽(yáng)床陰床HCL 再H 2SO4NaOHHCL 再H 2SO4NaOH生再生再生生再生再生小反洗流量303030*m3/h3小反洗時(shí)間202020*(min)預(yù)噴射流量141016221610(m3/h)預(yù)噴射時(shí)間555555(min)進(jìn)再生液濃0.80.81.532.53度 (%)22進(jìn)再生液流142210161610量(m3/h)1016進(jìn)再生液時(shí)6514042858245間 (min)

9、3055置換流量101016161610(m3/h)置換時(shí)間303030303030(min)清洗流量303030353535(m3/h)3.2 廢液排放量 計(jì)算3.2.1 酸性廢液排放量Q1，一般只考慮中和前陽(yáng)離子樹(shù)脂交換器酸性廢水排放量，陰離子樹(shù)脂交換器少量酸性廢水的排放量忽略不計(jì)，按下式計(jì)算：Q1=V 1+V 2+V 3 +V 4+V 5m3/周期(3)式中： V 1 反洗 (或逆流再生的小反洗)水量， m3；V 2 進(jìn)交換器稀再生液的體積，m3；V 3 置換水量， m3 ；V 4 正洗水量 ,m3；V 5 逆流再生時(shí)頂壓前的放水量m3 ;根據(jù)式 (3)計(jì)算，可得酸性廢水排放量如表(五

10、)所示：4一般只考慮中和前陰離子樹(shù)脂交換器堿性廢水的排放量。Q2=V 2+V 3+V 4m3/周期(4)式中各符號(hào)含義同前。根據(jù)式 (4)計(jì)算，可得堿性廢水排放量見(jiàn)表(六 )所示：水處理站內(nèi)酸堿自行中和后，剩余的酸量G4 按下式計(jì)算：廢酸液中能被廢堿液中和部分的酸量G3=G 2*N 1/40kg/ 周期(5)剩余酸量 G4=G1 - G3kg/ 周期(6)式中： G2 陰離子交換器再生時(shí)消耗的NaOH 量， kg；N 1 再生用酸的摩爾質(zhì)量；G1 陽(yáng)離子再生時(shí)消耗的酸量，kg；根據(jù)式 (1)計(jì)算可得固定陰離子交換器再生消耗100%NaOH 為 102.94kg，雙室浮動(dòng)陰離子交換器再生消耗10

11、0%NaOH 為 546.36kg ；根據(jù)式 (5)、 (6)計(jì)算，可得離子交換器再生廢液經(jīng)過(guò)自行中和后，剩余的酸量、中和剩余酸需100%的 NaOH 量見(jiàn)下表所示：固定床浮動(dòng)床HCL 再生H 2 SO4 再生HCL 再生H2SO4 再生5G3(kg/ 周期 )93.93126.10498.55669.29G4 (kg/ 周期 )125.0777.74181.6911.44剩余酸量消耗 100%的 NaOH137.0631.73199.114.67從表中數(shù)據(jù)可以看出，中和廢水成本方面，H 2SO4 再生較 HCL 再生成本有所下降，其中固定床系列成本降低163.26 元 /周期，浮動(dòng)床系列成本

12、降低301.388 元/ 周期。4、結(jié)論4.1 H2SO4 再生陽(yáng)離子交換樹(shù)脂效果與HCL 再生效果相當(dāng)，但H2SO4 再生操作較HCL再生復(fù)雜，并且由于再生時(shí)濃度控制得低，再生耗時(shí)較HCL 再生長(zhǎng)，廢水排放量較HCL再生高；4.2 H2SO4 再生陽(yáng)離子交換樹(shù)脂酸消耗成本比HCL 再生稍高，但 H2SO4 再生產(chǎn)生的廢水，中和處理成本較HCL 再生產(chǎn)生的廢水中和處理成本低得多，使脫鹽水裝置總生產(chǎn)成本降低，并且廢水中SO42-離子比 CL -離子易處理，對(duì)環(huán)保排水有利。因此，硫酸再生陽(yáng)離子交換樹(shù)脂值得推廣。答案：再生劑的選擇在水處理工藝中是很主要的環(huán)節(jié)， 它直接影響到交換樹(shù)脂的交換容量和出水水

13、質(zhì)。鹽酸作為 H 型離子交換器的再生劑，具有操作簡(jiǎn)便、出水質(zhì)量好、交換樹(shù)脂的交換容量高和再生時(shí)不會(huì)有沉淀物產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn)。 這是由于鹽酸是一元酸， 易電離，又可采用較高濃度的再生液， 再生效果好。故用鹽酸再生樹(shù)脂的交換容量比用硫酸再生時(shí)可提高近一倍， 從而延長(zhǎng)了交換器的運(yùn)行周期， 減少了再生次數(shù)， 節(jié)省了自耗水。但是，鹽酸價(jià)格較高，制水成本比用硫酸再生要高些，貯酸設(shè)備及其系統(tǒng)需要防腐，資較多，還需要采取防止酸霧污染環(huán)境的措施。用硫酸再生 H 型交換器的制水成本較低，濃硫酸不腐蝕鋼鐵，故可采用普通鋼鐵容器貯存，節(jié)省了投資。但是，硫酸是二元酸，活度小，電離不完全，因而再生樹(shù)脂的效果差。再生樹(shù)脂的交換容

14、量?jī)H為鹽酸再生的一半，自耗水量大，出水質(zhì)量差。此外，硫酸再生樹(shù)脂時(shí)易產(chǎn)生硫酸鈣沉淀等， 故再生操作麻煩 ( 需分步再生 ) 。為保證設(shè)備和人身安全，設(shè)有防止水倒回至濃硫酸設(shè)備的安全措施， 酸噴射器的噴嘴和混合管要采用耐高溫、耐腐蝕的材料制作，如聚四氟乙烯和鋁銻合金等。目前，電廠大多采用鹽酸再生 H 型離子交換器，是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，用鹽酸較硫酸有利。資料來(lái)源 :江蘇色可賽思樹(shù)脂有限公司一、常規(guī)的再生處理離子交換樹(shù)脂 (IONRESIN) 使用一段時(shí)間后，吸附的雜質(zhì)接近飽和狀態(tài)，就要進(jìn)行再生處理，用化學(xué)藥劑將樹(shù)脂所吸附的離子和其他雜質(zhì)洗脫除去，使之恢復(fù)原來(lái)的組成和性能。6在實(shí)際運(yùn)用中， 為降低再

15、生費(fèi)用，要適當(dāng)控制再生劑用量，使樹(shù)脂的性能恢復(fù)到最經(jīng)濟(jì)合理的再生水平，通?？刂菩阅芑謴?fù)程度為70 80%。如果要達(dá)到更高的再生水平，則再生劑量要大量增加，再生劑的利用率則下降。江蘇色可賽思樹(shù)脂有限公司整理樹(shù)脂的再生應(yīng)當(dāng)根據(jù)樹(shù)脂的種類(lèi)、特性，以及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，選擇適當(dāng)?shù)脑偕巹┖凸ぷ鳁l件。江蘇色可賽思樹(shù)脂有限公司整理樹(shù)脂的再生特性與它的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性樹(shù)脂的再生比較困難，需用再生劑量比理論值高相當(dāng)多；而弱酸性或弱堿性樹(shù)脂則較易再生，所用再生劑量只需稍多于理論值。 此外，大孔型和交聯(lián)度低的樹(shù)脂較易再生，而凝膠型和交聯(lián)度高的樹(shù)脂則要較長(zhǎng)的再生反應(yīng)時(shí)間。再生劑的種類(lèi)應(yīng)根據(jù)樹(shù)脂的離子

16、類(lèi)型來(lái)選用，并適當(dāng)?shù)剡x擇價(jià)格較低的酸、堿或鹽。 例如：鈉型強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂可用10%NaCl溶液再生，用藥量為其交換容量的2 倍 ( 用 NaCl 量為 117g/ l 樹(shù)脂 )；氫型強(qiáng)酸性樹(shù)脂用強(qiáng)酸再生，用硫酸時(shí)要防止被樹(shù)脂吸附的鈣與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀物。為此，宜先通入12%的稀硫酸再生。江蘇色可賽思樹(shù)脂有限公司氯型強(qiáng)堿性樹(shù)脂，主要以 NaCl 溶液來(lái)再生， 但加入少量堿有助于將樹(shù)脂吸附的色素和有機(jī)物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH的堿鹽液再生，常規(guī)用量為每升樹(shù)脂用 150200g NaCl ，及 34g NaOH 。 OH 型強(qiáng)堿陰樹(shù)脂則用4%NaOH 溶液再生。

17、樹(shù)脂再生時(shí)的化學(xué)反應(yīng)是樹(shù)脂原先的交換吸附的逆反應(yīng)。按化學(xué)反應(yīng)平衡原理，提高化學(xué)反應(yīng)某一方物質(zhì)的濃度，可促進(jìn)反應(yīng)向另一方進(jìn)行，故提高再生液濃度可加速再生反應(yīng)，并達(dá)到較高的再生水平。為加速再生化學(xué)反應(yīng)，通常先將再生液加熱至70 80。它通過(guò)樹(shù)脂的流速一般為12 BV/h 。也可采用先快后慢的方法，以充分發(fā)揮再生劑的效能。再生時(shí)間約為一小時(shí)。隨后用軟水順流沖洗樹(shù)脂約一小時(shí) (水量約 4BV) ，待洗水排清之后， 再用水反洗， 至洗出液無(wú)色、無(wú)混濁為止。一些樹(shù)脂在再生和反洗之后，要調(diào)校pH 值。因?yàn)樵偕撼：袎A，樹(shù)脂再生后即使經(jīng)水洗，也常帶堿性。而一些脫色樹(shù)脂 ( 特別是弱堿性樹(shù)脂 ) 宜在微酸性下

18、工作。此時(shí)可通入稀鹽酸，使樹(shù)脂 pH 值下降至左右，再用水正洗，反洗各一次。江蘇色可賽思樹(shù)脂有限公司(IONRESIN) 樹(shù)脂在使用較長(zhǎng)時(shí)間后，由于它所吸附的一部分雜質(zhì)(特別是大分子有機(jī)膠體物質(zhì)) 不易被常規(guī)的再生處理所洗脫，逐漸積累而將樹(shù)脂污染，使樹(shù)脂效能降低。此時(shí)要用特殊的方法處理。例如：陽(yáng)離子樹(shù)脂受含氮的兩性化合物污染，可用4%NaOH溶液處理，將它溶解而排掉；陰離子樹(shù)脂受有機(jī)物污染，可提高堿鹽溶液中的NaOH 濃度至 0.5 1.0%，以溶解有機(jī)物。二、特殊的再生處理污染較嚴(yán)重的樹(shù)脂，可用酸或堿性食鹽溶液反復(fù)處理，如先用10%NaCl+1%NaOH 堿鹽溶液溶解有機(jī)物，再用4%HCl或分別用10%NaOH 及 1%HCl溶解無(wú)機(jī)物，隨后再用10%NaCl +1%Na