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離子交換除鹽水處理器的失效控制實例分析
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來源:公司官網 發布日期:2014-09-12 15:48:56 瀏覽次數:2288
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以成都生物制品研究所蛋白分離車間純水站為例,該系統為母管制水處理系統,系統的結構為:砂濾—活性炭過濾—粗濾—陽床— 一陰—二陰—混床—精濾—純水罐,系統產水能力為5 t/h,在系統的失效控制研究中,我們提出單元失效控制概念,也就是充分利用了母管制制水系統的優點對系統進行失效控制。
以下是該車間第一套水處理器的 一陰(即1.1陰) 在一個運行周期中的部分數據:
表1 一陰運行周期中的部分數據供水離子柱電導率(μS/cm)供水離子柱電導率(μS/cm)1.1陽-1.1陰4.991.1陽-1.1陰3.001.1陽-1.1陰4.471.1陽-1.1陰3.051.1陽-1.1陰3.591.1陽-1.1陰3.091.1陽-1.1陰3.301.1陽-1.1陰2.571.1陽-1.1陰3.271.1陽-1.1陰2.221.1陽-1.1陰3.261.1陽-1.1陰(2.1陽-1.1陰)4.93(4.05)1.1陽失效 ( 用2.1陽)1.1陽-1.1陰3.152.1陽-1.1陰3.521.1陽-1.1陰2.892.1陽-1.1陰3.441.1陽-1.1陰3.802.1陽-1.1陰2.281.1陽-1.1陰3.822.1陽-1.1陰2.161.1陽-1.1陰3.682.1陽-1.1陰2.031.1陽-1.1陰3.132.1陽-1.1陰5.121.1陰失效以上數據均為車間實際運行記錄數據,1.1陰出水供給1.2陰后出水電導率保證在3μS/cm以下,結合末級混床,最終出水水質一直保持在0.1μS/cm - 0.5μS/cm。根據以上數據和該車間純化水檢測報告,我們進行標準化處理(25度,不間斷運行)后,繪制了三種情況下的水質曲線圖(分別如下):
圖1 陽床出水水質 圖2 陽床出水水質 圖3:陽床先失效時陰床出水水質
從圖2、圖3可見:(1)RO對各有機溶質的去除率大于NF膜。(2)不同有機溶質的去除率不相同,有的甚至相差很大(例如,RO和NF膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%、81.45%,而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%)。
3 出水水質
原水經一級復床除鹽后,電導率(25℃)低于10μS/cm,水中硅含量低于100μg/L。
3.1 陽床出水水質
圖1中b 點以前三條曲線都迅速下降,表明離子交換器中樹脂再生后,正洗時出水中各種雜質的含量(酸度、鈉離子濃度和硬度)都迅速下降,當出水水質達到一定的標準(如b點)時就可以投入運行。所以,在ba段運行期間,陽床出水呈酸性,而且基本呈緩慢變化趨勢。運行至a點時,陽床開始有陽離子穿透,根據離子交換活性知道,最先泄漏出的是鈉離子;在除鹽系統中,為了除去水中H+ 以外的所有陽離子,強酸性離子交換器必須在有鈉泄漏時停止運行(一般此時出水的酸度接近中性),并進行再生,如圖1的a點位置,此點為鈉離子穿透點。
3.2 陰床出水水質
由于離子交換除鹽系統中陰床始終是陽床的后級,所以陰離子交換器的水質變化分兩種情況:
① 陽床正常運行時,陰床先失效時的陰床出水水質
陰床出水水質見圖2,b 點以前幾條曲線迅速下降,表明再生后正洗時,水中雜質迅速下降直至達到運行的出水水質標準,ba區間為穩定交換運行期,出水水質的pH值為7-9,電導率<5μS/cm,含硅量(以SiO2 計)為20-50μg/L。運行至a點后,陰床開始失效,但陽床仍在正常運行。此時,陰床由于酸泄漏,故PH值下降;與此同時,陰床出水中的硅含量和電導率增加。
② 陽床先失效時, 陰床出水水質
如圖3復床系統運行到a點,陽床開始失效,但陰床仍在正常運行。此時陽床漏出的Na+ 流經陰床,在陰床的出水中含有NaOH,使陰床出水PH值升高,并對強堿性陰樹脂對HSiO3- 的吸附產生干擾作用,使出水的含硅量增加,其反應為:
RHSiO3+NaOH=ROH+NaHSiO3
4 結論和改進方法
(1)當陽床接近失效時,水中Na+的含量逐漸增加,從而影響陰離子交換器,在對純化水水質要求不是很高時(如醫藥行業等),可以通過控制陽床出水的酸度(母管制)和陰床的出水電導率(一級復床)來控制陽床的失效。由于陽床產水中溶解有CO2 ,未經過排除進入陰床,在陰床中與OH-反應,影響陰床處理能力,因此,可以在陽床和陰床之間加裝除碳器。
(2) 由于HCO3-一般在陽床中已經去除,加之電導率對OH-較敏感,因此在對于對將硅作為非檢測項目的行業(如醫藥行業等),可以通過檢測陰床的出水電導來控制陰床的失效。
(3) 離子交換的硅泄漏是世界性的難題,實踐證明:采用 雙陰床+混床 的離子交換系統對于控制硅泄漏十分有效。
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