混合离子交换树脂再生技术的研究与应用

混合离子交换树脂再生技术的研究与应用

韩向红

河钢集团邯钢公司河北邯郸056001

摘要：通过对原有混合离子交换器系统进行技术研究和改造，实现阴阳树脂分离后分别进行体外再生，该技术的应用简化了混合离子交换树脂再生时操作，改善了再生效果，延长了混合交换器的使用周期。

关键词：混合离子交换器；阴阳树脂；分离；体外；再生

研究背景

目前脱盐水站广泛应用的混合离子交换器（简称混床）为体内同步再生式混床装置，混床系统操工序繁杂，对岗位工操作技能要求高，再生时间长，掌握困难，并且易造成职工操作失误，再生混液易污染树脂，导致混床再生失败。当处理效果不佳时，混床产水电导率不合格频率较高，水质时常出现超标，严重影响发电用户设备稳定运行及发电量，造成巨大的经济损失。同时易造成树脂磨损率高和跑树脂现象，增加设备维护费用。混床失效快，再生频繁，造成成品水耗和酸碱液消耗的增加，运行成本费用居高不下。

经过研究、优化，发现可以对原有混床上进行改造，从而实现阴阳树脂体外分离再生，实现了操作步序简单，再生效果好，运行周期长，防止污染树脂等优点。

1混合离子交换器原理

在混床中，阴阳离子交换树脂在交换过程中，由于是处于均匀混合状态，交错排列，互相接触，可以看做是由许许多多的阴阳离子交换树脂而组成的多级式复床，可相当于1000-2000级。因为是均匀混合，所以，阴阳离子的交换反应几乎是同时进行的，所产生的H+和OH-随即合成H2O。[1]

2混床体内再生操作方法

2.1反洗分层当混床运行失效后，需对混床进行分层操作，一般采用反洗的水力将树脂悬浮起来，在达到一定的膨胀率后，利用阴阳树脂的相对密度不同将阴阳树脂分开，阴树脂浮于上面，阳树脂沉淀到下面，这是混床再生时的关键操作步骤。

2.2树脂再生操作

混床体内再生操作方法分为一步法和两步法：一步法又叫作同步再生法，也就是酸碱同时分别通过阳阴树脂，再生废液从混床中间排放管排出；两步法是酸碱分别、分步对阴阳树脂进行再生，一般是先对阴树脂进行再生，再对阳树脂进行再生。

2.3阴阳树脂混合操作阴阳树脂再生、清洗完成后，将分层的阴阳树脂进行均匀混合。

2.4混床正洗操作从混床顶部进水，对阴阳树脂进行正洗，直至产水电导率小于0.2μs/cm，即为正洗合格。[2]

3混床体外分离再生技术改造及操作概要

3.1混床体外分离再生技术改造

将现有混床系统改造为混床树脂体外分离与再生装置，在现有设备基础上，增加阴树脂再生器和阳树脂再生器及相关管道。附图（图3）具体说明如下：

图3是混床体外分离与再生装置的简单结构图

为解决体内同步再生式混床系统再生时的各种弊端，本改造是在原有混床装置基础上，分别增加阴树脂再生系统和阳树脂再生系统各一套，实现阴、阳树脂体外分离、独立再生。

混床分离再生装置系统包括：1、现有混床运行系统；2、阴树脂再生系统和阳树脂再生系统；3、阴阳树脂分离装置、阴树脂再生系统和阳树脂再生系统是分离再生技术中改造增加的三个系统单元。

树脂分离器的壳体顶部设有分离器排气阀并通过分离器正洗进水阀接除盐水，树脂分离器的壳体底部设有分离器排放阀并分别通过分离器反洗进水阀和分离器进气阀与除盐水和压缩空气连接；树脂分离器壳体的上部一侧设有分离器树脂进料阀，另一侧通过阴树脂分离阀与阴树脂再生单元连接，所述阳树脂再生单元通过阳树脂分离阀与树脂分离器壳体的底部连接。

混床树脂体外分离与再生装置中阴树脂再生单元包括阴树脂再生器、碱喷射器和碱计量箱，所述阴树脂再生器的顶部设有阴树脂再生器排气阀并通过阴树脂再生器正洗进水阀与除盐水连接，底部设有阴树脂再生器排放阀并分别通过阴树脂再生器进气阀和阴树脂再生器反洗进水阀与压缩空气和除盐水连接，阴树脂再生器一侧的进料口通过阴树脂分离阀与树脂分离器连接；所述碱喷射器的进水口通过碱喷射器进水阀与高压除盐水连接，出水口通过阴树脂再生器再生液进料阀与阴树脂再生器底部连接，碱喷射器一侧的加碱口通过碱计量箱出口阀门与碱计量箱连接。

混床树脂体外分离与再生装置中阳树脂再生单元包括阳树脂再生器、酸喷射器和酸计量箱，所述阳树脂再生器的顶部设有阳树脂再生器排气阀并通过阳树脂再生器正洗进水阀与除盐水连接，底部设有阳树脂再生器排放阀并分别通过阳树脂再生器进气阀和阳树脂再生器反洗进水阀与压缩空气和除盐水连接，阳树脂再生器一侧的进料口通过阳树脂分离阀与树脂分离器连接；所述酸喷射器的进水口通过酸喷射器进水阀与高压除盐水连接，出水口通过阳树脂再生器再生液进料阀与阳树脂再生器底部连接，酸喷射器一侧的加酸口通过酸计量箱出口阀门与酸计量箱连接。

混床树脂体外分离与再生装置中碱喷射器和酸喷射器所需的高压除盐水由再生泵提供。

本装置不需要树脂贮存塔、混杂树脂塔等附属设备即可实现混床树脂的体外分离与再生，该装置结构简单，操作方便，而且两种树脂的再生过程同时进行，在保证再生效果的同时，大大提高了再生效率，降低了设备的制造成本。

3.2混床体外分离再生操作概要

首先，原混床装置内的阴阳树脂正常反洗、静置、分层，操作要求和混床体内再生操作要求相同。然后，通过水压将阴、阳树脂平稳压到阴、阳树脂再生器内后进行阴、阳树脂单独再生，通过碱喷射器将液碱输送至阴树脂再生器内进行再生；通过酸喷射器将盐酸输送至阳树脂再生器内进行再生，再生完成后，分别对阴、阳树脂洗至出水合格停止，最后再生后树脂重新压回混床装置内，通过气洗、重新进行混脂，原混床装置可正常备用。本装置阴、阳树脂分别再生结束后，也可在树脂再生器内放置备用。

阴树脂再生时碱浓度控制在2-3%范围内，阳树脂再生时酸浓度控制在4-6%范围内。

4混床体外分离、再生装置的创新点

4.1实现混床系统的体外分离、再生，解决了体内同步再生式混床系统的再生效果差，再生步骤复杂，再生不彻底，再生效果不稳定，运行周期短，易混脂、易污染等弊端。

4.2区别于传统的体外再生装置，省去了树脂贮存塔、混杂树脂塔等相关设备，使设备简化。

4.3通过技术改造后，可缩短混床再生时间，提高再生效果，延长连续运行周期，减少了混床系统整体再生次数，提高了脱盐水系统回收率，降低了水耗比。

5效果

该技术在邯钢二软水自2017年投产至今，目前已使用2年，改造前每套混床再生一次为2.5小时，可连续运行24小时。通过使用混床体外分离与再生装置，再生时间为1小时，再生后连续运行72小时。再生一套混床耗碱液由1.6t降至0.9t，酸液由1.2t降至0.7t，4套混床由一年补充14吨树脂，延长至一年补充0.70树脂，阴、阳树脂在混床内的比例为2：1，则阴树脂每年可节省8.86吨，阳树脂每年可节省4.43吨，大大降低生产成本。一套混床一年少处理244次。年直接经济效益约165.85万元。

参考文献：

[1]金熙，项成林，齐冬子.《工业水处理技术问答（第4版）》.化学工业出版社.2010

[2]何勇.混床运行中出现的问题及解决办法[J].广东科技，2011，20（12）：115-115.