第六章混床离子交换系统
一、处理原理
混合床离子交换法，就是把阴、阳离子交换树脂放在同一个交换器中，并且在运行前将它们混合均匀。所以，混合床可以看作是许多阴、阳树脂交错排列而组成的多级式复床，如以阴、阳混匀的情况推算，其级数约可达1000～2000级。 在混合床中，由于阴、阳树脂是相互混匀的，所以其阴、阳离子交换反应几乎是同时进行的。或者说，水的阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的。所以经Ｈ型交换所产生的H＋和经OH型交换所产生的OH－都不能累积起来，基本上消除了反离子的影响，交换反应进行得十分彻底，出水水质很高。 混合床中树脂失效后，应先将两种树脂分离，然后分别进行再生和清洗。分离的方法一般是用水力筛分法，即用水反洗，利用阳树脂的湿真密度比阴树脂大的特点，使阳树脂处于下层，阴树脂处于上层。再生清洗后，再将两种树脂混合均匀，又可投入运行。 对水质要求高时，混合床中所用的树脂必须是强酸性阳树脂和强碱性阴树脂。如用强酸性、弱碱性树脂或弱酸性、强碱性树脂的混合床，则出水水质就会降低，但是由于弱碱性或弱酸性树脂容易再生，故可降低再生剂的用量。一般来说，混合床做成固定式的。
混床的离交换反应可以用下面的一个式子来表示出来：
2RH 2Na+(HsiO3-)22Na+2
+Ca2+(HCO3-)2=R2Ca2+ +H2O
2ROH Mg2+Cl Mg2+
(HsiO3-)2
tubikR2 (HCO3-)2
Cl-2
二、混床设备结构及特点
固定床式混合床离子交换设备的壳体和压力式过滤器的相同，是圆柱形密闭容器。壳体中常装置有上部进水装置；为了将其中阴、阳树脂分开再生，在其中部还设有配水装置。其设备外观图具体见下图：
进碱阀门
进水阀门
反洗阀门
反洗阀门
气混阀门
为了便于阴、阳树脂分层，混合床用的阳树脂和阴树脂的湿真密度差大于15％～20％。 关于在混合床中阴、阳树脂的配比，应从影响出水水质和一个周期中交换器的出水量两方面来考虑决定。由于各种阴、阳树脂交换容量的不同和各系统中混合床进水的成分有差别，所以此配比值应根据具体情况选取。关于出水水质，试验表明，除了阳树脂明显多于阴树脂的情况外，改变两种树脂比影响不大；当阴树脂多于阳树脂时，处理效果比阳树脂多于阴树脂的好。目前国内采用的树脂体积比通常为阴∶阳＝2∶1。
三、安装说明
本系统中设备包括，混合离子交换器两台，酸碱再生计量箱各一个，再生泵的安装，酸碱喷射器各一个。混合离子交换器安装参照设备的外观图，设备的管道安装请按现场管路图与工艺流程进行安装。如有其它问题请与现场安装指导工程师联系。
注意：
本体设备中的视镜，与法兰连接面不能撞击。
酸碱喷射器应注意进出口方向与压力要求
管道连接处应注意必须牢固可靠，且地面已经了进行防腐处理。
四、设备操作运行
东方女郎由于混合床是将阴、阳树脂装在同一个交换器中运行的，因此在运行上有许多与普通固定床不同的地方。下面从运行到失效后的操作进行讨论。
1．反洗分层。混合床除盐装置运行操作中的关键问题之一，就是如何将失效的阴、阳树脂分开，以便分别通入再生液进行再生。目前都是用水力筛分法，对阴、阳树脂进行分层。这种方法就是借反洗的水力将树脂悬浮起来，使树脂层达到一定的膨胀率，再利用阴、阳树脂的密度差达到分层的目的。一般阴树脂的密度较阳树脂的小，分层后阴树脂在上，阳树脂在下，只要控制适当，可以做到两层树脂间有一明显的分界面。
反洗开始时，流速宜小，待树脂层松动后，逐渐加大流速至10m/h左右，使整个树脂层的膨胀率在50
％以上。如反洗流速过大，虽然可以增加树脂的膨胀率，有利于分离，但需要用较高级的设备，这就增加投资。一般反洗需10～15min。
两种树脂是否能分层明显，除与阴、阳树脂的湿真密度差、反洗水流速有关外，还与树的失效程度有关。树脂失效程度大的分层容易，反之就比较难，这是由于树脂在吸着不同离子后，密度不同，沉降速度不同而致。当交换器运行到终点时底层尚未失效的树脂较多，未失效的阳树脂(H型)与已失效的阴树脂(SO4型)密度差较小，所以分层就比较困难。
为了容易分层，可在分层前先通入NaOH溶液，将阴树脂再生成OH型，阳树脂转变为Na型，使两者间的密度差加大，从而加快其分层。
此外，H型和OH型树脂还有互相粘结的现象（即抱团），这使分层困难。为了消除此粘结现象，可在分怪前先通入NaOH溶液。
2．再生。混合床的再生通常有体内再生法，下面来介绍这种方法。
混床再生操作有反洗分层，阳，阴离子树脂再生；混脂及正洗见图
除盐水除盐水
废液
废水
张卫平教你打篮球
1 2 3 4
1—阴离子树脂再生，
2—阳离子树脂再生，阴离子树脂清洗,
3—阳，阴离子树脂各自冲洗,
4—正洗
甲基四氢苯酐
体内再生，就是树脂有交换内部进行再生的方法。根据进酸、进碱和冲洗步骤的不同，它又可分为两步法和同时处理法两种。
所谓两步法是指酸、碱再生液不是同时日先后进入交换器。两步法又可分为碱液流经阴、阳树脂的两步法和酸、碱分别通过阳、阴树脂的两步法。
在大型装置中，一般都使用酸、碱分别单独通过阳、阴树脂层的两步法。
这种方法，是在反洗分层完毕后，将交换器中的水放至树脂表面上约10cm 处，从上部送入NaOH溶液再生阴树脂，废液从阴、阳树脂分界自的排液管排出，并按同样的流程进行阴树脂的清洗，清洗至排出水的OH-碱度至0.5mmol/L以下。在此再生和清洗时，可用水下部通入阳树脂层，以减轻碱液污染阳树脂。
然后，再生阳树脂时，酸由底部通入，废液也由阴、阳树脂分界自的排液管中排出。此时，为了防止酸液进入阴树脂层，需继续自上部通以小流量的水清洗阴树脂。阳树脂的清洗流程也和再生时相同，清洗至排出水的酸度降到0.5mmol/L(OH-)以下为止。
最后进行整体正洗，即从上部进水，底部排水，一直洗至排出水电导率至1.5µS/cm(25℃)以下（在正洗过程中，有时为了提高正洗效果，可以进行一次2～3min的短时间反洗，以消除死角，松动树脂层）。
体内再生的另一种方法是同时处理法。此法实际上与碱、酸分别通过阴、阳树脂的两步法相似，即在再生和清洗时，由交换器上下同时送入的碱、酸液或清洗水，分别经阴、阳树脂层后，由中间排水装置同时排出。此法再生时间的长短取决于阴树脂的再生时间。实践证明，若使这种再生方法利到满意的结果，必须有精以设计的再生系统。
铁托名言为了避免酸、碱液与出水的隔离，例如在连接混合床出水管的酸溶液输送管上设置两个阀门。
3.阴、阳树脂的混合。树脂经再生和洗涤后，在投入运行前必须将分层的树脂重新混合均匀。这里所用的压缩空气进入交换器之前的压力，一般采用0.1～0.15Mpa。压缩空气的流量为2.5～3.0m3/(m2·s)。混合时间视树脂是否混合均匀为准，一般为0.5～1.0min，时间过长易磨损树脂。
为了获得较好的混合效果，混合前应把交换器中的水面层降到树脂层表面上100～150mm处。
树脂混合后，通常下层比较接近于给定的树脂混合（体积）比例，上层树脂相差较大。这可能是由于混合后排水不及时或排水速度不够，在树脂往下沉降的过程中又重新分离的结果。所以，要使树脂能混合均匀，除了必须通入适当的压缩空气、并保持一定时间外，尚需有足够大的排水速度，迫使树脂迅速降落，避免树脂重新分离。树脂下降时，采用顶部进水对加速其沉降也有一定的效果。
4.正洗。混合后的树脂层，还要用除盐水以10～20 m/h的流速进行正洗，直至出水合格后，方可投入制水运行。正洗初期，由于排出水浑浊，可将其排入地沟，待排水变清后，可回收利用。
5.交换。混合床的离子交换与普通固定床的相同，只是它可以采用更高的流速，通常取40-60m/h。
上述的再生过程也可以下步骤来表述：卡杰琳娜
（1）反洗。碱液箱放满清水，开启反进水阀、反排阀，开动碱泵，调整进碱阀，水从混柱下部进入，从反排阀排出，将柱内的脏物和碎树脂
冲出，同时松动树脂。
（2）分层。利用阳、阴树脂的比重不同，用NaCl溶液使阳、阴树脂分层。
在碱液箱内配制＞10%浓度NaCl溶液，按反洗的操作进行，柱内树脂
很快就会分出阴树脂在上、阳树脂在下的两层树脂。此时阳、阴树脂
按接触面应处于中排位置，阳、阴树脂的比是1：2，如树脂量不合适
时，应调整阳阴树脂装填量。树脂量调整合适以后，用中间水箱水正
洗一次，操作同运行，从正排阀排水，正洗至正排阀排水与进水掉到
率一致为止。
（3）再生阴树脂。碱液的浓度，用量及配制方法参考阴柱再生，配制用水改为阳床的产水或纯水。再生时开启进水阀、正排阀，开动碱泵，
调整进碱阀，控制再生液流速在2~5米/时，再生液用完为止。
（4）正洗阴树脂。用中间水箱水按运行操作，从正排阀排水，正洗至排水pH=7.5，电导率与进水一致为止。
（5）再生阳树脂。酸液的浓度、用量及配制方法参考阳柱再生，配制用水改为中间水箱水。再生时开启反进水阀、反排水阀。开动酸泵，调
整进酸，控制再生液流速在2~3米/时，酸液自柱底部进入，从反排
水阀排除，以酸液不接触或少接触阴树脂为好，再生液用完为止。
（6）置换逆洗。置换逆洗用纯水，操作同阳树脂再生，约30分钟。
（7）正洗阳树脂。用中间水箱水按运行操作，从正排阀排水，正洗至正排阀排水pH=6.6~7.0、电导率与进水一致为止。
（8）混合树脂。开启正排阀、排气阀排水，排至柱内水面高于树脂上平面200~250mm时关闭正排阀。打开气洗阀进气，此时柱内气、水、
树脂上下翻腾，阳阴树脂充分混合，混合时间约20分钟，混匀后关
闭阀，正排阀开启，按运行正洗，正洗至出水电导率＜1μS/cm时，
关闭各阀待用。
注：混柱再生时也可以不用NaCl溶液分层，直接用碱液再生，从正排阀P3进再生液，再生阴树脂时同时分层。此种方法操作简便，但树脂分层不如用NaCl 溶液效果好，再生阳树脂时容易使近于接触面的阴树脂失效。
生产工艺中常用酸、碱分别通过阳、阴树脂的两步法，下面着重介绍“两步
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