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:王振海 混床的定義：混床是混合離子交換柱的簡稱，是針對離子交換技術(shù)所設(shè)計的設(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：采用陽陰離子交換樹脂取得的去離子水，一般 通過之后，出水電導(dǎo)率可降到10us/cm以下，再經(jīng)過混床就可以達(dá)到1us/cm以下了。但是這種方法做出來的水成本極高，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（即砂碳過濾器+精密過濾器）+反滲透+混床工藝，這種方法是目前采用最多的，因為反滲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脂，而是用電再生。這就徹底使整個過程無污染了，經(jīng)過處理后的水質(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。最好不過了。 預(yù)除鹽與精除鹽1在第一種工藝中， 陰陽床是一級除鹽，也叫預(yù)除鹽。 混床是二級除鹽，也叫精除鹽2在第二種工藝中， 反滲透是一級除鹽，也叫預(yù)除鹽。 混床是二級除鹽，也叫精除鹽預(yù)除鹽：水經(jīng)過過濾等預(yù)處理后，進(jìn)入預(yù)除鹽工序，除去水中的大部分鹽類，出水電導(dǎo)率可降到10us/c

3、m以下精除鹽：水經(jīng)過預(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稱，是針對離子交換技術(shù)所設(shè)計的下面先了解離子交換的相關(guān)知識。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)行離子交換樹脂可以再生。將交換耗竭的離子交換樹脂和適當(dāng)?shù)乃帷?/p>

4、堿或鹽溶液發(fā)生交換，使樹脂轉(zhuǎn)化為所需要的型式，叫做再生。這類酸、堿或鹽就叫再生劑。設(shè)備 離子交換過程常在離子交換器中進(jìn)行。離子交換器類似壓力濾池，外殼為一鋼罐；離子交換通常采用過濾方式，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 離子交換樹脂離子交換樹脂是帶有官能團(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脂的全名稱由分類名稱、骨架（或基因）名稱、基本名稱組成?？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)的稱大孔型樹脂，在全名稱前加“大孔”。分類屬酸性的應(yīng)在名稱前加“陽”，分類屬堿性的，在名稱前加“陰”。如：大孔

5、強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。相關(guān)分類離子交換樹脂還可以根據(jù)其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學(xué)活性基團(tuán)的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)和類別。首先區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進(jìn)行離子交換。陽離子樹脂又分為強(qiáng)酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強(qiáng)堿性和弱堿性兩類（或再分出中強(qiáng)酸和中強(qiáng)堿性類）。 樹脂 樹脂 樹脂 強(qiáng)酸性陽離子樹脂強(qiáng)酸性陽離子樹脂這類樹脂含有大量的強(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)合溶液中的其他陽離子。這兩個反應(yīng)使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交

6、換。強(qiáng)酸性樹脂的離解能力很強(qiáng)，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。樹脂在使用一段時間后，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，使樹脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來的組成。 弱酸性陽離子樹脂弱酸性陽離子樹脂這類樹脂含弱酸性基團(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離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽離子交換作用。這種樹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。這類樹脂亦是用酸進(jìn)行再生（比強(qiáng)酸性樹脂較易再生）。 強(qiáng)堿性陰離子樹脂強(qiáng)堿性陰離子樹脂這類樹脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基（亦稱四級胺基）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。 弱堿性陰離子樹脂弱堿性陰離子樹脂這類樹脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基（亦稱一級胺基）-NH2、仲胺基（二級胺基）-NHR、或叔胺基（三級胺基）-NR2，它們在水中能離解出OH而呈弱堿性。這種樹脂的正電基團(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。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。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。 離子樹脂的轉(zhuǎn)型離子樹脂的轉(zhuǎn)型以上是樹脂的四種基本類型。在實際使用上，常將這些樹脂轉(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)酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型樹脂再使用。工作時鈉型樹脂放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附，除去這些離子。反應(yīng)時沒有放出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）。又如陰離子樹脂可轉(zhuǎn)變?yōu)槁刃驮偈褂茫ぷ鲿r

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。氯型樹脂也可轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓釟湫?HCO3）運(yùn)行。強(qiáng)酸性樹脂及強(qiáng)堿性樹脂在轉(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。 吸附選擇對陽離子的吸附對陽離子的吸附高價離子通常被優(yōu)先吸附，而低價離子的吸附較弱。在同價的同類離子中，直徑較大的離子的被吸附較強(qiáng)。一些陽離子被吸附的順序如下：Fe3+Al3+Pb2+Ca2+Mg2+K+Na+H+對陰離子的吸附對陰離子的吸附強(qiáng)堿性陰離子樹脂對無機(jī)酸根的吸附的一般順序為：SO42NO3ClHCO3OH弱堿性陰離子樹脂對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是指離子交換過程常在離子交換器中進(jìn)行。離子交換器類似壓力 濾池，外殼為一鋼罐；離子交換通常采用過濾方式，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)樹脂骨架上的活性基團(tuán)的不同，可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、兩性離子交換樹脂、螯合樹脂和氧化還原樹脂等。用于離子交換分離的樹脂要求具有不溶性、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。由實驗得 知，常溫下稀溶液中陽離子交換勢隨離子電荷的增高，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。高極化度的離子如Ag+、Tl+等也有高的交換勢。離子交換速度隨樹脂交聯(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。離子交換樹脂可以再生。將交換耗竭的離子交換樹脂和適當(dāng)?shù)乃?、堿或鹽溶液發(fā)生交換，使樹脂轉(zhuǎn)化為所需要的型式，叫做再生。這類酸、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稱，是針對離子交換技術(shù)所設(shè)計的設(shè)備。所謂混床，就是把一定比例的陽、陰離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中，對流體中的離子進(jìn)行交換、脫除。由于陽樹脂的比重比陰樹脂大，所以在混床內(nèi)陰樹脂在上陽樹脂在下。一般陽、陰樹脂裝填的比例為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樹脂的圓柱形容器，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稱。裝填方式都是上陰下陽，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）對混床出水水質(zhì)影響不大。3、間斷運(yùn)行對出水水質(zhì)的影響小，恢復(fù)到停運(yùn)前水質(zhì)所需的時間比較短。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、陰離子交換樹脂放在同一個交換床中，離子交換樹脂放在同一個交換床中，并在運(yùn)行前混合均勻?；齑部梢钥醋魇怯稍S多陽、陰樹脂交錯排列并在運(yùn)行前混合均勻?；齑部梢钥醋魇怯稍S多陽、陰樹脂交錯排列而組成的多級式復(fù)床。而組成的多級式復(fù)床。在混床中，由于陽、陰樹脂是相互混合均勻的，所以陽、陰離子交在混床中，由于陽、陰樹脂是相互混合均勻的，所以陽、陰離子交換反應(yīng)幾乎是同時進(jìn)行的。或者說水的陽離子交換和陰離子交換是換反應(yīng)幾乎是同時進(jìn)行的。或者說水的陽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型陽離子交換所產(chǎn)生的型陽離子交換所產(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，會立即生成離解度很低的水。一不能積累起來，會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 混床如何分類混床如何分類 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)行及整個再生過程均在混床內(nèi)進(jìn)行，樹脂不體內(nèi)式再生混床是指運(yùn)行及整個再生過程均在混床內(nèi)進(jìn)行，樹脂不移出床體以外。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裝有氫型陽離子交換樹脂的陽床和裝有氫氧型陰子交換樹脂的陰床的系統(tǒng)。氫型陽交換床用于除去水中的陽離子；氫氧型陰交換床用于除去水中的陰離子。通過復(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，陽床內(nèi)裝載強(qiáng)酸陽離子交換樹脂，陰床一般內(nèi)裝載強(qiáng)堿陰離子交換樹脂。 混床失效導(dǎo)電 度 02uscm時含硅量 20微克L 時 混床再生1 反洗分層：開混床再生泵進(jìn)口門，啟動再生泵，再開混床再生泵出口門，混床反洗排水門和排空氣門，反洗進(jìn)水門。待排空門有水流出后，關(guān)閉排空氣門。開始反洗流速宜小，待樹脂松動后，逐漸加大流速，直至全部床層都能松動，此時

17、流速大致達(dá)到10m/h。陰樹脂膨脹率為70%以上，陽樹脂的膨脹率約為30%以上，這樣經(jīng)10-15分鐘就可使陰、陽樹脂分層。（可以使用混床出水母管中的水經(jīng)出水門來加大反洗分層流量。） 混床再生2 關(guān)閉混床反洗進(jìn)水門，停止以后，若樹脂分層不完全，應(yīng)按1的操作重新進(jìn)行反洗分層。3 放水；待陰陽樹脂完全分層后，開正洗排水門，將混床內(nèi)的水放出，水放至離樹脂表面層表面約10cm處。4 進(jìn)再生液：開混床再生泵進(jìn)口門，啟動混床再生泵運(yùn)行，開再生泵出口門，酸堿噴射器進(jìn)水門，中間排水門，維持交換器內(nèi)水位在樹脂表面10cm處，穩(wěn)定2分鐘，再開酸堿計量箱出口門。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)酸堿計量箱出口門，繼續(xù)用酸堿噴射器保持原來水量進(jìn)行置換，直至中間排水呈中性為止。關(guān)混床進(jìn)酸堿門，中間排水門、噴射器出口門，再生泵出口門。停運(yùn)再生泵，關(guān)再生泵進(jìn)口門。6 陰陽樹脂的混合：混合前開中間排水門，將混床內(nèi)的水放到樹脂層表面上100-150mm處，關(guān)閉中間排水門。開混床底部進(jìn)氣門，母管出口門。從底部通入壓縮空氣，使樹脂攪勻。所用壓縮空氣壓力0.1-0.15MPa，時間約為5分鐘。通完壓縮空氣要快速排水以迫使樹脂迅速降落，避免樹脂在降落時重新分層。排水時開混床正洗排水門。 混床再生7 正洗：開中間水泵進(jìn)口門，啟動中間水泵運(yùn)行，開中間水泵出口門，陰床進(jìn)水門及出水門，再開混床進(jìn)水門及正洗排水門以10-20m/h的流速正洗。洗至出水合格方可作