混床的結(jié)構(gòu)及工藝原理

1、混床的結(jié)構(gòu)及工藝原理汽機(jī)分場(chǎng):王振海 混床的定義：混床是混合離子交換柱的簡(jiǎn)稱(chēng)，是針對(duì)離子交換技術(shù)所設(shè)計(jì)的設(shè)備壹混床的結(jié)構(gòu)貳混床的優(yōu)點(diǎn)叁混床的工藝原理肆混床的運(yùn)行操作目錄現(xiàn)在做離子水的工藝大致可分為三種：第一種：采用陽(yáng)陰離子交換樹(shù)脂取得的去離子水，一般 通過(guò)之后，出水電導(dǎo)率可降到10us/cm以下，再經(jīng)過(guò)混床就可以達(dá)到1us/cm以下了。但是這種方法做出來(lái)的水成本極高，而且顆粒雜質(zhì)太多，達(dá)不到理想的要求。目前已較少采用了。第二種：預(yù)處理（即砂碳過(guò)濾器+精密過(guò)濾器）+反滲透+混床工藝，這種方法是目前采用最多的，因?yàn)榉礉B透投資成本也不算高，可以去除90%已上的水中離子，剩下的離子再通過(guò)混床交換除去，

2、這樣可使出水電導(dǎo)率：0.06左右。這樣是目前最流行的方法。第三種：前處理與第二種方法一樣使用反滲透，只是后面使用的混床采用EDI連續(xù)除鹽膜塊代替，這樣就不用酸堿再生樹(shù)脂，而是用電再生。這就徹底使整個(gè)過(guò)程無(wú)污染了，經(jīng)過(guò)處理后的水質(zhì)可達(dá)到：15M以上。但這這種方法的前期投資比較多，運(yùn)行成本低。根據(jù)各公司的情況做適當(dāng)?shù)耐顿Y。最好不過(guò)了。 預(yù)除鹽與精除鹽1在第一種工藝中， 陰陽(yáng)床是一級(jí)除鹽，也叫預(yù)除鹽。 混床是二級(jí)除鹽，也叫精除鹽2在第二種工藝中， 反滲透是一級(jí)除鹽，也叫預(yù)除鹽。 混床是二級(jí)除鹽，也叫精除鹽預(yù)除鹽：水經(jīng)過(guò)過(guò)濾等預(yù)處理后，進(jìn)入預(yù)除鹽工序，除去水中的大部分鹽類(lèi)，出水電導(dǎo)率可降到10us/c

3、m以下精除鹽：水經(jīng)過(guò)預(yù)除鹽工序后，再進(jìn)入精除鹽工序，可使出水電導(dǎo)率：0.06左右 混床的定義：混床是混合離子交換柱的簡(jiǎn)稱(chēng)，是針對(duì)離子交換技術(shù)所設(shè)計(jì)的下面先了解離子交換的相關(guān)知識(shí)。借助于固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進(jìn)行交換，以達(dá)到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬于傳質(zhì)分離過(guò)程的單元操作。離子交換是可逆的等當(dāng)量交換反應(yīng)。以離子交換劑上的可交換離子與液相中離子間發(fā)生交換為基礎(chǔ)的分離方法。廣泛采用人工合成的離子交換樹(shù)脂作為離子交換劑，它是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和可電離的活性基團(tuán)的難溶性高分子電解質(zhì)。離子交換反應(yīng)是可逆的，而且等當(dāng)量地進(jìn)行離子交換樹(shù)脂可以再生。將交換耗竭的離子交換樹(shù)脂和適當(dāng)?shù)乃帷?/p>

4、堿或鹽溶液發(fā)生交換，使樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為所需要的型式，叫做再生。這類(lèi)酸、堿或鹽就叫再生劑。設(shè)備 離子交換過(guò)程常在離子交換器中進(jìn)行。離子交換器類(lèi)似壓力濾池，外殼為一鋼罐；離子交換通常采用過(guò)濾方式，濾床由交換劑構(gòu)成，底部為附有濾頭的管系 。 離子交換 離子交換器 離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂是帶有官能團(tuán)(有交換離子的活性基團(tuán))、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。1基本介紹離子交換樹(shù)脂的全名稱(chēng)由分類(lèi)名稱(chēng)、骨架（或基因）名稱(chēng)、基本名稱(chēng)組成?？紫督Y(jié)構(gòu)分凝膠型和大孔型兩種，凡具有物理孔結(jié)構(gòu)的稱(chēng)大孔型樹(shù)脂，在全名稱(chēng)前加“大孔”。分類(lèi)屬酸性的應(yīng)在名稱(chēng)前加“陽(yáng)”，分類(lèi)屬堿性的，在名稱(chēng)前加“陰”。如：大孔

5、強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。相關(guān)分類(lèi)離子交換樹(shù)脂還可以根據(jù)其基體的種類(lèi)分為苯乙烯系樹(shù)脂和丙烯酸系樹(shù)脂。樹(shù)脂中化學(xué)活性基團(tuán)的種類(lèi)決定了樹(shù)脂的主要性質(zhì)和類(lèi)別。首先區(qū)分為陽(yáng)離子樹(shù)脂和陰離子樹(shù)脂兩大類(lèi)，它們可分別與溶液中的陽(yáng)離子和陰離子進(jìn)行離子交換。陽(yáng)離子樹(shù)脂又分為強(qiáng)酸性和弱酸性?xún)深?lèi)，陰離子樹(shù)脂又分為強(qiáng)堿性和弱堿性?xún)深?lèi)（或再分出中強(qiáng)酸和中強(qiáng)堿性類(lèi)）。 樹(shù)脂 樹(shù)脂 樹(shù)脂 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂這類(lèi)樹(shù)脂含有大量的強(qiáng)酸性基團(tuán)，如磺酸基SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強(qiáng)酸性。樹(shù)脂離解后，本體所含的負(fù)電基團(tuán)，如SO3，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽(yáng)離子。這兩個(gè)反應(yīng)使樹(shù)脂中的H+與溶液中的陽(yáng)離子互相交

6、換。強(qiáng)酸性樹(shù)脂的離解能力很強(qiáng)，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。樹(shù)脂在使用一段時(shí)間后，要進(jìn)行再生處理，即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進(jìn)行，使樹(shù)脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來(lái)狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽(yáng)離子樹(shù)脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理，此時(shí)樹(shù)脂放出被吸附的陽(yáng)離子，再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來(lái)的組成。 弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂這類(lèi)樹(shù)脂含弱酸性基團(tuán)，如羧基COOH，能在水中離解出H+而呈酸性。樹(shù)脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán)，如R-COO（R為碳?xì)浠鶊F(tuán)），能與溶液中的其他陽(yáng)離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。這種樹(shù)脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液

7、中（如pH514）起作用。這類(lèi)樹(shù)脂亦是用酸進(jìn)行再生（比強(qiáng)酸性樹(shù)脂較易再生）。 強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂這類(lèi)樹(shù)脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基（亦稱(chēng)四級(jí)胺基）NR3OH(R為碳?xì)浠鶊F(tuán)），能在水中離解出OH而呈強(qiáng)堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹(shù)脂的離解性很強(qiáng)，在不同pH下都能正常工作。它用強(qiáng)堿（如NaOH）進(jìn)行再生。 弱堿性陰離子樹(shù)脂弱堿性陰離子樹(shù)脂這類(lèi)樹(shù)脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基（亦稱(chēng)一級(jí)胺基）-NH2、仲胺基（二級(jí)胺基）-NHR、或叔胺基（三級(jí)胺基）-NR2，它們?cè)谒心茈x解出OH而呈弱堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而

8、產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹(shù)脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件（如pH19）下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。 離子樹(shù)脂的轉(zhuǎn)型離子樹(shù)脂的轉(zhuǎn)型以上是樹(shù)脂的四種基本類(lèi)型。在實(shí)際使用上，常將這些樹(shù)脂轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌x子型式運(yùn)行，以適應(yīng)各種需要。例如常將強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂與NaCl作用，轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型樹(shù)脂再使用。工作時(shí)鈉型樹(shù)脂放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子交換吸附，除去這些離子。反應(yīng)時(shí)沒(méi)有放出H+，可避免溶液pH下降和由此產(chǎn)生的副作用（如蔗糖轉(zhuǎn)化和設(shè)備腐蝕等）。這種樹(shù)脂以鈉型運(yùn)行使用后，可用鹽水再生（不用強(qiáng)酸）。又如陰離子樹(shù)脂可轉(zhuǎn)變?yōu)槁刃驮偈褂?，工作時(shí)

9、放出Cl而吸附交換其他陰離子，它的再生只需用食鹽水溶液。氯型樹(shù)脂也可轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釟湫?HCO3）運(yùn)行。強(qiáng)酸性樹(shù)脂及強(qiáng)堿性樹(shù)脂在轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型和氯型后，就不再具有強(qiáng)酸性及強(qiáng)堿性，但它們?nèi)匀挥羞@些樹(shù)脂的其他典型性能，如離解性強(qiáng)和工作的pH范圍寬廣等。 吸附選擇對(duì)陽(yáng)離子的吸附對(duì)陽(yáng)離子的吸附高價(jià)離子通常被優(yōu)先吸附，而低價(jià)離子的吸附較弱。在同價(jià)的同類(lèi)離子中，直徑較大的離子的被吸附較強(qiáng)。一些陽(yáng)離子被吸附的順序如下：Fe3+Al3+Pb2+Ca2+Mg2+K+Na+H+對(duì)陰離子的吸附對(duì)陰離子的吸附強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂對(duì)無(wú)機(jī)酸根的吸附的一般順序?yàn)椋篠O42NO3ClHCO3OH弱堿性陰離子樹(shù)脂對(duì)陰離子的吸附的一般順序如

10、下：OH檸檬酸根3SO42酒石酸根2；草酸根2PO43NO2Cl；醋酸根HCO3 離子交換設(shè)備離子交換設(shè)備1是指離子交換過(guò)程常在離子交換器中進(jìn)行。離子交換器類(lèi)似壓力 濾池，外殼為一鋼罐；離子交換通常采用過(guò)濾方式，濾床由交換劑構(gòu)成，底部為附有濾頭的管系。以離子交換劑上的可交換離子與液相中離子間發(fā)生交換為基礎(chǔ)的分離方法。廣泛采用人工合成的離子交換樹(shù)脂作為離子交換劑，它是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和可電離的活性基團(tuán)的難溶性高分子電解質(zhì)。根據(jù)樹(shù)脂骨架上的活性基團(tuán)的不同，可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂、兩性離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂和氧化還原樹(shù)脂等。用于離子交換分離的樹(shù)脂要求具有不溶性、一定的交聯(lián)度和溶脹作用，而且

11、交換容量和穩(wěn)定性要高。2 離子交換設(shè)備特性離子交換3反應(yīng)是可逆的，而且等當(dāng)量地進(jìn)行。由實(shí)驗(yàn)得 知，常溫下稀溶液中陽(yáng)離子交換勢(shì)隨離子電荷的增高，半徑的增大而增大；高分子量的有機(jī)離子及金屬絡(luò)合陰離子具有很高的交換勢(shì)。高極化度的離子如Ag+、Tl+等也有高的交換勢(shì)。離子交換速度隨樹(shù)脂交聯(lián)度的增大而降低，隨顆粒的減小而增大。溫度增高，濃度增大，交換反應(yīng)速率也增快。離子交換樹(shù)脂可以再生。將交換耗竭的離子交換樹(shù)脂和適當(dāng)?shù)乃帷A或鹽溶液發(fā)生交換，使樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為所需要的型式，叫做再生。這類(lèi)酸、堿或鹽就叫再生劑。4 離子交換設(shè)備應(yīng)用離子交換分離廣泛用于：水的軟化、高純水的制備、環(huán)境廢水的凈化。溶液和物質(zhì)的純化，如

12、鈾的提取和純化。金屬離子的分離、痕量離子的富集及干擾離子的除去?？咕氐奶崛『图兓? 混床的定義混床是混合離子交換柱的簡(jiǎn)稱(chēng)，是針對(duì)離子交換技術(shù)所設(shè)計(jì)的設(shè)備。所謂混床，就是把一定比例的陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂混合裝填于同一交換裝置中，對(duì)流體中的離子進(jìn)行交換、脫除。由于陽(yáng)樹(shù)脂的比重比陰樹(shù)脂大，所以在混床內(nèi)陰樹(shù)脂在上陽(yáng)樹(shù)脂在下。一般陽(yáng)、陰樹(shù)脂裝填的比例為1：2，也有裝填比例為1：1.5的，可按不同樹(shù)脂酌情考慮 混混床結(jié)構(gòu)床結(jié)構(gòu)混床就是里面裝滿了陰陽(yáng)樹(shù)脂的圓柱形容器，柱身有玻璃鋼、不銹鋼、碳鋼等材質(zhì)，混床是混合離子交換柱的簡(jiǎn)稱(chēng)。裝填方式都是上陰下陽(yáng)，最底層是排水帽。 混床內(nèi)部結(jié)構(gòu)1進(jìn)水裝置2排水裝置底部進(jìn)

13、水裝置3堿液分配器4中間排水裝置 混床結(jié)構(gòu)圖混床結(jié)構(gòu)圖 混床結(jié)構(gòu)圖混床結(jié)構(gòu)圖2 2 混床結(jié)構(gòu)圖混床結(jié)構(gòu)圖3 3 堿液分配器-中間排水裝置 排水裝置底部進(jìn)水裝置 塑料水帽塑料水帽 塑料水帽 塑料水帽 不銹鋼水帽 混床設(shè)備優(yōu)點(diǎn)1、出水水質(zhì)優(yōu)良，出水pH值接近中性。2、出水水質(zhì)穩(wěn)定，短時(shí)間運(yùn)行條件變化（如進(jìn)水水質(zhì)或組分、運(yùn)行流速等）對(duì)混床出水水質(zhì)影響不大。3、間斷運(yùn)行對(duì)出水水質(zhì)的影響小，恢復(fù)到停運(yùn)前水質(zhì)所需的時(shí)間比較短。4、回收率達(dá)到100% 混床應(yīng)用范圍混床一般放置在電滲析器或反滲透裝置之后（或直接應(yīng)用于含鹽量較低的水），對(duì)水進(jìn)一步脫鹽可制取較高純水，廣泛使用在電子、化工、醫(yī)藥、原子能、電力等行業(yè)

14、。 混床的工作原理混床的工作原理混床離子交換法，就是把陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂放在同一個(gè)交換床中，離子交換樹(shù)脂放在同一個(gè)交換床中，并在運(yùn)行前混合均勻。混床可以看作是由許多陽(yáng)、陰樹(shù)脂交錯(cuò)排列并在運(yùn)行前混合均勻?；齑部梢钥醋魇怯稍S多陽(yáng)、陰樹(shù)脂交錯(cuò)排列而組成的多級(jí)式復(fù)床。而組成的多級(jí)式復(fù)床。在混床中，由于陽(yáng)、陰樹(shù)脂是相互混合均勻的，所以陽(yáng)、陰離子交在混床中，由于陽(yáng)、陰樹(shù)脂是相互混合均勻的，所以陽(yáng)、陰離子交換反應(yīng)幾乎是同時(shí)進(jìn)行的?；蛘哒f(shuō)水的陽(yáng)離子交換和陰離子交換是換反應(yīng)幾乎是同時(shí)進(jìn)行的?；蛘哒f(shuō)水的陽(yáng)離子交換和陰離子交換是多次交換進(jìn)行的。即經(jīng)多次交換進(jìn)行的。即經(jīng)H型陽(yáng)離子交換所產(chǎn)生的型陽(yáng)離子交換所產(chǎn)生的H+和

15、經(jīng)和經(jīng)OH型離子交型離子交換所產(chǎn)生的換所產(chǎn)生的OH一不能積累起來(lái)，會(huì)立即生成離解度很低的水。一不能積累起來(lái)，會(huì)立即生成離解度很低的水。這樣就基本上消除了反離子的影響，其離子交換反應(yīng)可以進(jìn)行得很這樣就基本上消除了反離子的影響，其離子交換反應(yīng)可以進(jìn)行得很徹底，所以混床的出水質(zhì)量很高徹底，所以混床的出水質(zhì)量很高 混床如何分類(lèi)混床如何分類(lèi) 按混床再生方式的不同，混床可分為體內(nèi)式再生混床和體外式再生按混床再生方式的不同，混床可分為體內(nèi)式再生混床和體外式再生混床兩種混床兩種體內(nèi)式再生混床是指運(yùn)行及整個(gè)再生過(guò)程均在混床內(nèi)進(jìn)行，樹(shù)脂不體內(nèi)式再生混床是指運(yùn)行及整個(gè)再生過(guò)程均在混床內(nèi)進(jìn)行，樹(shù)脂不移出床體以外。移出

16、床體以外。 混床的運(yùn)行原理：混床的運(yùn)行原理：混床是指水依次通過(guò)裝有氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的陽(yáng)床和裝有氫氧型陰子交換樹(shù)脂的陰床的系統(tǒng)。氫型陽(yáng)交換床用于除去水中的陽(yáng)離子；氫氧型陰交換床用于除去水中的陰離子。通過(guò)復(fù)床可將水中的種礦物鹽基本除去。為了獲取較好的除鹽效果，陽(yáng)床內(nèi)裝載強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，陰床一般內(nèi)裝載強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂。 混床失效導(dǎo)電 度 02uscm時(shí)含硅量 20微克L 時(shí) 混床再生1 反洗分層：開(kāi)混床再生泵進(jìn)口門(mén)，啟動(dòng)再生泵，再開(kāi)混床再生泵出口門(mén)，混床反洗排水門(mén)和排空氣門(mén)，反洗進(jìn)水門(mén)。待排空門(mén)有水流出后，關(guān)閉排空氣門(mén)。開(kāi)始反洗流速宜小，待樹(shù)脂松動(dòng)后，逐漸加大流速，直至全部床層都能松動(dòng)，此時(shí)

17、流速大致達(dá)到10m/h。陰樹(shù)脂膨脹率為70%以上，陽(yáng)樹(shù)脂的膨脹率約為30%以上，這樣經(jīng)10-15分鐘就可使陰、陽(yáng)樹(shù)脂分層。（可以使用混床出水母管中的水經(jīng)出水門(mén)來(lái)加大反洗分層流量。） 混床再生2 關(guān)閉混床反洗進(jìn)水門(mén)，停止以后，若樹(shù)脂分層不完全，應(yīng)按1的操作重新進(jìn)行反洗分層。3 放水；待陰陽(yáng)樹(shù)脂完全分層后，開(kāi)正洗排水門(mén)，將混床內(nèi)的水放出，水放至離樹(shù)脂表面層表面約10cm處。4 進(jìn)再生液：開(kāi)混床再生泵進(jìn)口門(mén)，啟動(dòng)混床再生泵運(yùn)行，開(kāi)再生泵出口門(mén)，酸堿噴射器進(jìn)水門(mén)，中間排水門(mén)，維持交換器內(nèi)水位在樹(shù)脂表面10cm處，穩(wěn)定2分鐘，再開(kāi)酸堿計(jì)量箱出口門(mén)。調(diào)整酸濃度在4-5%，堿濃度在3-4%內(nèi)。 混床再生5

18、置換；當(dāng)酸堿進(jìn)完后，關(guān)酸堿計(jì)量箱出口門(mén)，繼續(xù)用酸堿噴射器保持原來(lái)水量進(jìn)行置換，直至中間排水呈中性為止。關(guān)混床進(jìn)酸堿門(mén)，中間排水門(mén)、噴射器出口門(mén)，再生泵出口門(mén)。停運(yùn)再生泵，關(guān)再生泵進(jìn)口門(mén)。6 陰陽(yáng)樹(shù)脂的混合：混合前開(kāi)中間排水門(mén)，將混床內(nèi)的水放到樹(shù)脂層表面上100-150mm處，關(guān)閉中間排水門(mén)。開(kāi)混床底部進(jìn)氣門(mén)，母管出口門(mén)。從底部通入壓縮空氣，使樹(shù)脂攪勻。所用壓縮空氣壓力0.1-0.15MPa，時(shí)間約為5分鐘。通完壓縮空氣要快速排水以迫使樹(shù)脂迅速降落，避免樹(shù)脂在降落時(shí)重新分層。排水時(shí)開(kāi)混床正洗排水門(mén)。 混床再生7 正洗：開(kāi)中間水泵進(jìn)口門(mén)，啟動(dòng)中間水泵運(yùn)行，開(kāi)中間水泵出口門(mén)，陰床進(jìn)水門(mén)及出水門(mén)，再開(kāi)混床進(jìn)水門(mén)及正洗排水門(mén)以10-20m/h的流速正洗。洗至出水合格方可作