离子交换树脂在脱碱中的应用

yeheng0712

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

sdhmian

刚注册，也是这个行业的新人，希望能补充下自己的知识