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标题:
离子交换树脂在脱碱中的应用
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作者:
yeheng0712
时间:
2014-12-14 15:28
标题:
离子交换树脂在脱碱中的应用
碱性是衡量某水系中和酸的能力。碱性一般由三种成分引起，包括
HCO3
根
,CO3
根和
OH-
。这些离子的存在是以
pH
而定的。
HCO3
根主要存在于
pH4.3-8.3
，
CO3
离子在
pH
高于
8.3
后形成。
pH
接近
10
时，
OH
根开始产生。
碱性成分和
pH
的关系可以校验水分析时的正确性，如果某个水系的
pH
为
9.0
，而分析结果只有
HCO3
根存在，那么这个分析报告是不完整的；
CO3
根也应该存在其中。为了排除水分析中潜在的错误，一定要做总碱度的测定。总碱度通过测定
P
、
M
碱度进行。
P
碱度或称酚酞终点是指中和某碱的
pH
至
8.3
所消耗的酸的量；
M
碱或甲基橙终点是指中和某碱的
pH
至
4.3
所消耗的酸的量。实际上，
HCO3,CO3,OH
的浓度计算结果来自于
P
和
M
碱度，见
标准方法
17
版
方法
2320B
。
最常见的问题是为什么当
NAOH
加入酸性水中时，
pH
上升至
8.0
，而
OH
根并不存在？答案就是在这个
pH
值下，
OH
不会存在，因为
OH
将通过与
CO2
的反应形成
HCO3
。如果一个水系的碱浓度过高，会有苦味产生。阴离子交换树脂通常被用来脱碱，同时降低
pH
和消除由碱度过高引起的苦味。如果在流动的水系中碱度过高，采用氯化物取代碱可以使水系呈盐的状态。盐的限度一般在
600-800ppm TDS
，反渗透
R/O
系统通常可用来除盐。
在锅炉给水中，碱度也是一个问题。当水在锅炉中转化为水蒸汽时，
HCO3
和
CO3
离子被分解形成
OH
和
CO2
。
OH
根留在水中，而水蒸汽中包含了
CO2
。这时浓缩了
CO
的蒸汽形成了碳酸
H2CO3
，碳酸能够酸化多数金属，缩短浓缩冷凝系统的寿命。基于这个原因，根据实地操作条件，锅炉用水的脱碱是必需的。请咨询当地水处理技术人员。
Ⅱ
阴离子树脂通常被用来脱碱水处理，再生有两种方式：
1.
仅用盐。
2.
盐和
NAOH
的联合使用。一般使用盐之后，流动水的硬度可低于
10g
/
加仑，可防止
CaCO3
的沉淀。在多数情况下，由于水垢的产生，脱碱是必需的，而且水的硬度也将会消除。如果盐和碱一块使用，脱碱后的水和再生的水一样，应该已经软化了。这两种再生工艺最大的不同在于盐和碱的使用将比单独使用盐后，树脂的交换容量会更高。
当设计一个脱碱设备时，水质的分析作为一个必要的条件包括如下参数：总碱，氯化物
CL-
，硫酸盐
SO42-
，总硬度和
TDS(
水中总溶解性固体
(total dissolved solids
，简称
TDS)
，单位
mg/L)
。氯化物和硫酸盐要依照碳酸钙等量计算。记住，总碱用碳酸钙
CaCO3
表示。下一步是计算碱换算为总阴离子的百分含量。采用碱度的百分比，通过交换容量曲线，可以得到实际的工作容量。（
kgr/cu.ft.
）当仅用盐再生时，
5 lbs
/cu.ft.
的用量是可行的。而高浓度的情况下，容量将不会明显增加。当使用
NaOH
时，
0.25 lbs
/cu.ft.
的
100%NaOH
可与
5 lbs
的盐一同使用。再生时
NaOH
的使用量可以调整，因此上柱流出液的
OH
离子浓度能够控制在一个理想的范围。在锅炉操作中，一些容易引起潜在的腐蚀作用的
OH
碱度应该被控制在最低限度。碱度大约有
10%
会造成泄漏。这适用于任何型号树脂的再生。当
NaOH
和盐联合作为再生剂时，一定要计算泄漏的量。
10%
的泄漏来自于碳酸根
CO3
。
OH
根将被置换出树脂床，和碳酸根一同进入流出液，导致流出液呈现高
pH
。苏打通常可以应用于锅炉制造的补给水的脱碱，而不适用于生活饮水的再生剂。
计算示例
水的分析
总碱度（按
CaCO3
计算）
200ppm
氯化物
as CL 100ppm *1.41 141ppm as
硫酸盐
as SO4 5 ppm* 0 52ppm as
TDS as CaCO3 400ppm
pH 7.8
总硬度
as CaCO3 350ppm
盐的再生
1.
使用的水脱碱之前应该软化。
2.
按总阴离子官能团计算碱度百分比。
T.A T.A. CL SO4
[200/(200+141+52)]*100=51%
T.A.
总碱度
3.
按
CACO3
转换
ppm
至
g/
加仑
200/17.1
＝
11.7 g
/
加仑
17.1
转换常数
ppm--g/
加仑
4.
从图表
1.
的交换容量：
Ionac ASB-2
5.
计算生产容量
6.
泄漏量
盐和碱的联合再生
步骤
1-3
同上
4.
从图表
2
的容量来看，
ASB-2
采用
50%
的碱度和
400TDS
碱度约
8 kgr/cu.ft.
这应该低于
10% 8kgr x.9=7.2kgr/cu.ft.
5.
计算生产容量：
(7.2kgr/cu.ft.*1000)/11.7=615
加仑
/ cu.ft.
6.
泄漏量约
10%
流动碱度
20ppm CO
或
HCO3
按
CaCO3
计算
当碱性苏打作为部分再生剂时，总的碳酸盐碱度的泄漏如下：
--2* P
碱度＝
现有的碳酸盐
--MO
碱度
-(2*P
碱度
)
＝现有的
HCO3
--
碳酸盐碱度＋
HCO3
碱度＝总的碳酸盐碱度
泄漏
作者:
sdhmian
时间:
2014-12-15 11:29
刚注册，也是这个行业的新人，希望能补充下自己的知识
欢迎光临 水世界-水处理技术社区（论坛） (http://bbs.chinacitywater.org/)
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