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[离子交换]火电厂离子交换树脂电再生可行性探讨

发布时间：2009/6/10 阅读次数：703 字体大小: 【小】【中】【大】

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火电厂离子交换树脂电再生可行性探讨

引　言

在火力发电厂生产工艺中,水是热力系统的工作介质或是某些热力设备的冷却介质。热力发电厂用水有严格的质量标准,超高压以上热力设备机组的补给水水质接近于纯水。由于火电厂原水一般取自未经处理的地表水和地下水,因此必须通过严格的预处理和除盐后方可作为锅炉的补给水使用。目前世界各国火力发电厂补给水的除盐处理中普遍采用离子交换工艺。但由于工作交换容量的限制,树脂床层必须定期进行再生。常用方法是用一定浓度的强酸、强碱作为再生剂对树脂床层进行处理,该方法存在着再生剂量大,利用率低,大量酸碱废液排放造成环境污染以及劳动强度大,工人工作条件差等弊病。因此,探求一种不用酸碱的再生方法具有重大意义。

近年来,人们依据电渗析法和离子交换法各自的优点,将电渗析与离子交换技术结合起来,创造了一种新的水处理技术———EDI(电去离子)技术。EDI内混合阴、阳离子交换树脂,不用化学药剂再生而是依靠电再生[1]。这种技术取得了良好的经济和环保效益,同时也提示我们,既然EDI内树脂依靠电再生,那能否利用电能直接再生失效的离子交换树脂这一问题。同时,近年来又有人提出将水电离来再生失效的离子交换树脂[2],这种方法只消耗电能。如果该技术能运用到实践中去,则避免了酸碱再生的弊端,将产生重大意义。正是受二者启发,本文作者进行了有关混床电再生失效离子交换树脂的实验研究。

1　实验原理

用初级除盐水将失效的离子交换树脂输送入已改装好的普通电渗析再生室。由于初级除盐水所含盐分不多,它们在极限电流下不能完全承担导电任务,导致有少量水电离产生h+和OH-来承担余下的导电任务,这些盐分的阴阳离子和h+,OH-,在直流电场的作用下,分别向两侧迁移,h+一旦进入失效树脂的外电层中,就可能与Ca2+,Mg2+,ＮA+等离子发生置换反应,从而使阳树脂得到再生,转变为h型。由于被置换下来的Ca2+,Mg2+,ＮA+只需移动很短的距离,就到了阳膜边界,它们受阳膜上活性基团的吸引,加速通过阳膜进入浓水室而被除去。因此,使该再生反应得以顺利进行。而该反应的顺利进行又促使弱电解质的水不断电离,使混床内的失效阳离子交换树脂得到充分再生。同样,被HCO3-,Cl-,SO42-饱和的失效阴离子交换树脂也被水电离产生的OH-所代替,从而使阴离子交换树脂也得到了再生。

2　实验装置与方法

2.1　实验装置

电再生装置。采用单级三隔室离子交换树脂再生装置,如图1所示,其组成与普通电渗析器相仿,分别为阴、阳极室和再生室。其中再生室尺寸为160mm×160mm×10mm,内填完全失效的阴、阳离子交换树脂(2:1),极室为160mm×160mm×70mm,采用两个300mm×300mm×500mm的水箱,用蠕动泵进行循环,以调整再生室温度。阳极采用150mm×150mm×1.2mm钌钛网,阴极采用150mm×150mm×2mm多孔铁板。采用100Ｖ,30A硅整流器,装有电压表,电流表,以测量各工况下的电压和电流,进出水口水质用ＤＤＳ-11A电导率仪测定。离子交换膜采用上海化工厂生产的3361ＢＷ,3362ＢＷ异相膜,离子交换树脂采用上海罗门哈斯化工有限公司生产的001×7苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂和201×7苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂。

水处理实验装置。离子交换柱25mm×1800mm有机玻璃材料制作

2.2　实验方法

事先在再生室中装入用化学方法完全失效的阴、阳离子交换树脂,极室通入一定浓度硫酸钠溶液,接通电源,调整电压,随时监测电压电流变化,并密切注意再生室温度,控制在50℃以内。再生结束后,用高纯水取出树脂,进行小型水处理实验,以此作为评价再生效果的指标(实验采用美国材料与实验协会ASTM标准实验方法)。

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