離子交換軟化實(shí)驗(yàn)裝置使用說明書

一、概述
離子交換法是一種借助于離子交換劑上的離子和水中的離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去水中有害離子的方法。在工業(yè)用水處理中，它占有極其重要的位置，用以制取軟水或純水，在工業(yè)廢水處理中，主要用以回收貴重離子，也用于放射性廢水和有機(jī)廢水的處理。
采用離子交換法，具有去除率高，可濃縮回收有用物質(zhì)，設(shè)備較簡單，操作控制容易等優(yōu)點(diǎn)。但目前應(yīng)有范圍還受離子交換劑品種、性能、成本的限制；對預(yù)處理要求較高離子交換劑的再生和再生液的處理有時(shí)也是一個(gè)難題。
二、技術(shù)參數(shù)：
a) 交換柱由有機(jī)玻璃制成，尺寸：Φ50×800㎜，4根。
b) 水泵：最大流量：10L/min，額定功率為90W的增壓泵。
c) 分路流量計(jì)LZB-6型，流量：4～40L/h。
d) 有機(jī)玻璃軟化水箱尺寸：Φ200×250㎜（酸堿水箱各一）。
e) PVC原水箱尺寸：350×500×400mm（含反沖洗水箱）。
f) 各項(xiàng)操作及流量的顯示、調(diào)節(jié)、控制全在控制屏板面進(jìn)行。
g) 框架與控制屏均為不銹鋼材質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，流程簡單，操作方便。
h) 外形尺寸：1200×600×1700mm。
三、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：
1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>
1、熟悉順流再生固定床運(yùn)行操作過程。
2、加深對鈉離子交換基本理論的理解。
2．實(shí)驗(yàn)原理：
當(dāng)含有鈣鹽及鎂鹽的水通過裝有陽離子交換樹脂的交換器時(shí)，水中的Ca²⁺及Mg²⁺便與樹脂中的可交換離子（Na⁺或H⁺）交換，使水中Ca²⁺、 Mg²⁺含量降低或基本上全部去除，這個(gè)過程叫做水的軟化。樹脂失效后要進(jìn)行再生，即把樹脂上吸附的鈣、鎂離子置換出來，代之以新的可交換離子。鈉離子交換用食鹽（NaCl）再生、氫離子交換用鹽酸（HCl）或硫酸（H₂SO₄）再生?；痉磻?yīng)式如下。
a)   鈉離子交換：
軟化：


再生：


b)   氫離子交換：
交換：


再生：


鈉離子交換的最大優(yōu)點(diǎn)是不出酸性水，但不能脫堿；氫離子交換能去除堿度，但出酸性水。本實(shí)驗(yàn)采用鈉離子交換。

3．實(shí)驗(yàn)工藝流程圖：

4．實(shí)驗(yàn)操作步驟：
a) 熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，搞清楚每條管路、每個(gè)閥門的作用。
b) 測原水硬度，測量交換柱內(nèi)徑及樹脂層高度（表1）。

原水硬度及實(shí)驗(yàn)裝置有關(guān)數(shù)據(jù)    表1
原水硬度（以CaCO3計(jì)）（mg/L）	交換柱內(nèi)徑 （cm）	樹脂層高度 （cm）	樹脂名稱及型號

 

c) 將交換柱內(nèi)樹脂反洗數(shù)分鐘，反洗流速采用15m/h，以去除樹脂層的氣泡。
d) 軟化。運(yùn)行流速采用15m/h，每隔10min測一次水硬度，測兩次并進(jìn)行比較。
e) 改變運(yùn)行流速。流速分別取20m/h、25 m/h、30 m/h，每個(gè)流速下運(yùn)行5min，測出水硬度（表2）。

交換實(shí)驗(yàn)記錄    表2
運(yùn)行流速 （m/h）	運(yùn)行流量 （L/h）	運(yùn)行時(shí)間 （min）	出水硬度（以CaCO3計(jì)） （mg/L）
15		10
15		10
20		5
25		5
30		5

 

f) 反洗。沖洗水用自來水，反洗流速采用15 m/h，反洗時(shí)間15min。反洗結(jié)束將水放到水面高于樹脂表面10cm左右（表3）。

反洗記錄    表3
反洗流速（m/h）	反洗流量（L/h）	反洗 時(shí)間（min）

 

g) 根據(jù)軟化裝置樹脂工作交換容量、樹脂體積、順流再生鈉離子交換NaCl耗量以及食鹽NaCl含量（海鹽NaCl含量≥80%-93%），計(jì)算再生一次所需食鹽量。配制含量10%的食鹽再生液。
h) 再生。再生流速采用3-5m/h。調(diào)節(jié)定量投再生液瓶出水閥門，開啟度大小以控制再生流速為度。再生液用畢時(shí)，將樹脂在鹽液中浸泡數(shù)分鐘（表4）。

再生記錄    表4
再生一次所需食鹽量 /kg	再生一次所需濃度10%的食鹽再生液/L	再生流速 （m/h）	再生流量 （ml/s）

 

i) 清洗。清洗流速采用15m/h，每5min測一次出水硬度，有條件時(shí)還可測氯根，直至出水水質(zhì)合乎要求時(shí)為止。清洗時(shí)間約需50min（表5）。

清洗記錄    表5
清洗流速 （m/h）	清洗流量 （L/h）	清洗歷時(shí) （min）	出水硬度（以CaCO3計(jì)） （mg/L）
15		5
15		10
15		15
30		5

 

j) 清洗完畢結(jié)束實(shí)驗(yàn)，交換柱內(nèi)樹脂應(yīng)浸泡在水中。
5．實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理：
1、繪制不同運(yùn)行流速與出水硬度關(guān)系的變化曲線。
2、繪制不同清洗歷時(shí)與出水硬度關(guān)系的變化曲線。
三、注意事項(xiàng)：
1、反沖洗時(shí)注意流量大小，不要將樹脂沖走。
2、再生溶液沒有經(jīng)過過濾器，宜用精制食鹽配制。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后水泵中的剩余液要盡量排出。保持泵的清潔。