混合离子交换器：原理、应用及在工业部门中的重要性

混合离子交换器：原理、应用及在工业部门中的重要性

混合离子交换器

1. 概述

混合离子交换器用于初级纯水的进一步精制，通常安装在阴、阳离子交换器之后，也可串联安装在电渗析或反渗透之后，出水水质可达SiO2≤0.02mg/L，电导率≤0.02µS/cm，处理后的高纯水可供高压钢炉、电子、医药、造纸、化工、石油等工业部门使用。

2.工作原理

混合离子交换法是将阴、阳离子交换树脂放在同一个交换器内混合使用，因此可以看作是一个由无数个阴、阳离子交换树脂交替排列的多级床层，水中含有的盐类的阴离子和阳离子通过交换器，被树脂交换掉，从而得到高纯度的水。

在混床中，由于阴、阳树脂均匀分布，阴、阳离子交换反应几乎同时进行，即水的阳离子交换和阴离子交换多次交替进行，H型交换产生的H+和OH-不能积累，基本消除了反离子的影响，交换进行得比较彻底。

其反应式：

硫酸钠 硫酸钠

RH R´OH Ca2 CL- →R Ca2 R´ CL- H2O

硅酸铝

本混床采用体内再生方式，再生时利用两种树脂的比重不同，通过反冲洗使阴、阳离子交换树脂完全分离，阳树脂沉积在底部，阴树脂浮在顶部，然后用盐酸（或硫酸）再生阳树脂，用烧碱再生阴树脂。

3. 技术数据表

设备名称：混合离子交换器

运行流量（m3/h） 40～60

反冲洗流量(m/h) 10

时间（分钟）15

再生剂 HCL NaOH

消耗量（g/mol） 100～150 200～250

含量（%）5 4

流量（m/h） 5 5

4、结构简述：

1.进水装置

交换器上部设有进水装置，保证布水均匀。

2.再生装置

阴离子交换树脂上方设有主进液管，主进液管采用主支管形式，支管采用加强型T型丝绕管，阴离子交换树脂再生用碱液由主进液管输入，阳离子交换树脂再生用酸液由底部排水装置进入，再生后的酸碱废液由中部出口排出。

3. 中排装置

中间排料装置设置在阴、阳树脂交界处，用于排出再生时的酸、碱废液及冲洗液，型式为双母管式或支母管式，支管采用加强型T型丝缠绕管。

4.排水装置

水帽安装在多孔板上，多孔板上衬有钢橡胶。

另外，在阳、阴树脂界面外侧、树脂表面及反洗最大膨胀高度处均设有视镜，可以观察树脂表面及反洗树脂的情况。

筒体上部设有树脂输入口，筒体下部靠近多孔板处设有树脂排出口，树脂的输入和排出均可通过液压动力进行输送。

5. 运行与再生

程控表：

阀门名称 状态 步骤 进水口 k1 出水口 k2 反洗进水口 k3 反洗排水口 k4 正洗排水口 k5 中间排水口 k6 压缩空气入口 k7 酸入口 k8 碱入口 k9 排气口 k10 控制指数

参考数据

1 运行 ∨ ∨ － － － － － － － 流量 40～60m/h

2 反冲洗分层 － － ∨ ∨ － － － － － － 流量 10 m/h, 15 min

3 沉淀 － － － － ∨ － － － － ∨ 5～10min

4 强制结算 ∨ － － － ∨ － － － － －

5 预注 － － － － － ∨ － ∨ ∨ － 1min

6 再生 － － － － － ∨ － ∨ ∨ － 流量 5 m/h

7 排量 － － － － － ∨ － ∨ ∨ － 流量 5 m/h

8 清洁 ∨ － ∨ － － ∨ － － －

9 排水 － － － － ∨ － － － － ∨ 将水排至树脂层表面以上约 100mm

10 搅拌 － － － － － ∨ － － ∨ 压力0.1～0.12MPa、气量2～3m3/(m2.min)、0.5～1min

11 浇水 ∨ － － － － － － － ∨

12 正向冲洗 ∨ － － － ∨ － － － － － 流量 15～30 m/h

l 表中“∨”表示阀门开启，“-”表示阀门关闭。

表中所列各步骤的时间需在调试时确认。

1. 操作

启动前检查：

（1）设备处于待机状态，所有阀门处于关闭位置。

（2）流量计、压力表完好，旋塞打开。

（3）一级除盐水箱水位在1/2以上（或根据二级水位确定）。

启动、停止操作：

启动：

（1）启动脱盐泵，打开进水闸门k1、空气闸门k10，待有水流出后，关闭空气闸门。

（2）打开主洗排水闸k5，冲洗，直至水质达标。

（3）关闭主洗排水闸门k5，打开出水闸门k2，向副水箱供水，并调节流量至需要值。

停止：

关闭出口闸门k2、进口闸门k1，停止脱盐泵。

运行、维护和监督：

（1）运行过程中，应每隔2小时取样检测SiO2和电导率，临近故障时应增加分析次数。

（2）运行中应检查各仪表指示是否正常，一次水箱水位是否充足。

（3）检查树脂收集器内是否有树脂泄漏。

（4）负荷的增加和减少应缓慢进行。

2. 再生操作

再生前的准备：

（1）按规定日期或当水质下降时，将碱、酸分别压入计量箱。

（2）准备好再生所需的药品、仪器、记录表格等。

再生操作：

按照规定日期或水质下降时进行再生，再生操作如下：

a.反冲洗分层：

关闭出水闸门k2、进水闸门k1、硅表取样闸门。待塔内压力降至0时，再次关闭出水闸门k2，打开反冲洗进水闸门k3、反冲洗排水闸门k4，流量由小到大增加，待树脂层松散膨胀后，增加至30-40t/h，待树脂层上升至上部窥视孔时，稳定流量，观察下部窥视孔处树脂情况，待树脂层分层一段时间后，每隔2分钟降低流量5t/h，当下部窥视孔处树脂界面明显时，关闭反冲洗进水闸门k3，关闭反冲洗排水闸门k4，停脱盐泵，结束反冲洗。若分层效果不明显，可重新分层。

b. 静置并沥干：

待树脂沉淀后，打开气阀k10、正洗排水阀k5，让水到达上部窥视孔中心线，关闭正洗排水阀k5、气阀k10。

c.阴树脂成碱：

启动除盐泵，打开酸碱计量箱出料门，打开混床进碱门k9、进酸门k8，打开注碱器进水门、注酸器进水门，调节流量为5-8t/h，打开中间排水门k6，将中间排水门控制器内液位稳定在上方窥视孔中心位置，打开注碱器进碱门，碱浓度2-3%，流量为2-4m3/h。

d.阴离子树脂置换：

加碱完毕后，关闭喷射器进碱门，关闭碱计量箱出碱门，继续加水，冲洗置换，直至出水碱度达到