7.3.1 将0.21g化学纯无水碳酸氢钠溶入水中并稀释至1000ml。溶液的碱度为2.50mmol/L±0.13mmol/L,按GB/T 14419方法测定碱度,用c′1(mmol/L)来表示。
交换柱应垂直放置。向交换柱中加入约一半高度的水,然后加入样品树脂,使阳树脂层高度达到730mm±20mm,阴树脂层高度达到750mm±10mm,层面应平整。树脂层上部应总是保持有20mm~30mm的水层。
9.3.1.1 反洗和沉降。用使树脂层膨胀50%的流量反洗10min以上, 直至反洗流出液澄清为止。使树脂沉降,再以约100ml/min的流量排水,直至树脂层上保持有20mm~30mm的水层。
9.3.1.3 第一次量取树脂层高度。用使树脂层膨胀50%的流量反洗10min,然后使树脂沉降,再以约100ml/min的流量排水,直至树脂层上保持有20mm~30mm的水层。立即量取树脂层高度,以这一高度和交换柱内径计算树脂层体积,用于预运行流量的计算。若树脂层高度大于825mm,应从交换柱中取出全部树脂,均匀混合并适量减少后重新装入交换柱中,重复反洗、沉降和量取树脂层高度,使交换柱中树脂层高度为750mm±75mm。
9.3.1.4 预运行。以每毫升树脂0.33ml/min流量的阳柱试验水(7.3)通过树脂层,直至出水的酸度降到阳柱运行初期出水酸度的90%时停止。按水利电力部《火力发电厂水、汽试验方法》SS-6-1-84方法测定游离酸酸度。在临近失效时,可连续取样测定酸度,以及时捕捉失效终点。
9.3.1.5 第二次量取树脂层高度。重复9.3.1.1的反洗和沉降。不得振动交换柱,量取树脂层高度。直至相继两次量取的树脂层高度之差小于10mm。以这两次量取的树脂层高度的平均值计算出树脂层体积(VCR1),
9.3.1.6 再生和置换。根据112g/L的再生水平和树脂层体积VCR1,计算出盐酸再生液(7.5)的用量。将此量的盐酸再生液置于再生液高位容器内,以每毫升树脂0.033ml/min的流量通过树脂层再生,当再生液高位容器内盐酸再生液流完后,立即加入相同于树脂层体积的纯水(此操作过程中不应漏入空气),以同样的流量通过树脂层进行置换。
9.3.1.7 正洗。当再生液高位容器内的水流完时,立即再加入足够的纯水,以100ml/min的流量通过树脂层,当出水的游离酸酸度小于0.2mmol/L时停止(约20min),换一个空桶接水。称量(准确至0.1kg,下同)正洗水量,记为VCL1。
正洗终点检测方法(≤0.2mmol/L出水游离酸酸度的检验方法):在接近终点时,连续用容量瓶量取25ml正洗出水,加入0.2ml甲基橙指示液和0.25ml的0.02mmol/LNaOH溶液, 如果液体呈红色,则表明出水的游离酸酸度大于0.2mmol/L。如果液体呈黄色,则表明出水的游离酸酸度小于0.2mmol/L。
9.3.1.8 运行。以每毫升树脂0.33ml/min的流量(0.33VCR1)的阳柱试验水通过树脂层。运行过程中,树脂层上应保持50mm以上的水层。将运行出水收集在塑料桶中,注意不应损失。失效后称量全部接受的出水量,加上监督测定用的全部水样量,再换算为体积,作为周期制水量VCW1。
运行监督:每0.5h取一次水样,按水利电力部《火力发电厂水、汽试验方法》SS-6-11-84方法测定游离酸酸度并记录。在临近失效时,可连续取样测定游离酸酸度,以及时捕捉失效终点。
终点:为及时捕捉到终点(出水的游离酸酸度降低10%),可事先准备若干个250ml三角烧瓶, 在每个三角烧瓶中加二滴甲基橙指示液、用滴定管加入0.05mol/L标准NaOH溶液Nml[按(1)式计算]。在临近终点时用100ml容量瓶取样,将达到容量瓶刻度的水样迅速倒入三角烧瓶中,根据反应后的颜色判断是否到达终点。
N=1.8cH (1)
式中:cH——按9.3.1.9标定的阳柱进水的平均总硬度,mmol/L。
9.3.1.9 标定阳柱试验水的阳离子总浓度
至少在运行初期、中期和末期三次标定阳柱试验水的硬度和碱度,两者之和为阳柱试验水的总阳离子含量,并以标定的平均硬度用于式(1)的计算,平均总阳离子含量用于计算标准工作交换容量。如果发现标定的碱度或硬度达不到7.3.1和7.3.2的要求,也应运行至终点,但不计算结果。查找碱度或硬度达不到要求的原因,并消除缺陷后继续试验。
9.3.1.10 第一周期交换离子总量计算。第一周期的周期交换离子总量ZC1(mmol)按式(2)计算:
ZC1=VCW1cC (2)
式中:ZC1——第一周期交换离子总量,mmol;
VCW1——第一周期制水量,L;
cC——阳柱进水的平均总阳离子含量,mmol/L。
9.3.2 第二周期
9.3.2.1 反洗和沉降。用使树脂层膨胀50%的流量控制反洗10min。使树脂沉降下来,再以约100ml/min的流量排水,直至树脂层上保持有20mm~30mm的水层。
9.3.2.2 再生、置换和正洗。按9.3.1.6和9.3.1.7操作。记录第二周期正洗水量VCL2。
9.3.2.3 运行。按9.3.1.8和9.3.1.9操作。记录第二周期制水量VCW2。
9.3.2.4 第二周期交换离子总量计算。按9.3.1.10方法计算第二周期交换离子总量,得到ZC2。
9.3.3 第三周期
重复第二周期的过程。
9.3.4 试验结束的判断
比较这三个周期交换离子的总量,如果它们中每一个值都与它们的平均值之差的绝对值小于平均值的5%,则可停止试验,并以这一平均值计算标准工作交换容量作为测定结果。否则继续重复第二周期的过程,直至第i-2、i-1、i个相继三个周期的交换离子的总量与它们的平均值之差的绝对值小于平均值的|±5%|为止。
9.3.5 标准工作交换容量的计算
9.3.5.1 用于工作交换容量计算的树脂层体积的测定。试验结束后,从交换柱中取出树脂后加水至9.3.1.5两次量取的树脂层高度的平均高度,用500ml量筒接受,从交换柱底部排水至滤板面上或玻璃珠层面上。量筒中水的体积即为这一树脂层的体积V′CR。
9.3.5.2 标准工作交换容量GC(mmol/L)按式(3)计算:
(3)
式中:Zi、Zi-1、Zi-2——达到上述要求的相继三个周期的交换离子的总量,mmol;
V′CR——树脂层体积,L。
9.3.6 正洗水耗的计算
正洗水耗LC(L/L)按式(4)计算:
(4)
式中:Vi、Vi-1、Vi-2——与计算工作交换容量相应的周期的正洗水量,L;
V′CR——树脂层体积,L。
9.4 阴离子交换树脂试验
9.4.1 第一周期
9.4.1.1 反洗。用使树脂层膨胀50%的流量控制反洗10min以上至反洗流出液澄清。
9.4.1.2 沉降。树脂沉降后,以约100ml/min的流量排水,直至树脂层上保持有20mm~30mm的水层。立即量取树脂层高度,并计算树脂层体积VAR1。
9.4.1.3 预处理。试验用的新树脂按表2规定的步骤进行预处理, 试验用的旧树脂不进行预处理。
表 2 强碱性阴离子交换树脂预处理步骤
序号 |
名称 |
操 作 |
1 |
通碱 |
在0.5h~0.75h内均匀通过5倍树脂层体积的1mol/LNaOH溶液 |
2 |
通水 |
在0.5h内均匀通过5倍树脂层体积的纯水 |
3 |
通酸 |
在0.5h~0.75h内均匀通过5倍树脂层体积的1mol/LHCl溶液 |
4 |
通水 |
同本表序号2 |
9.4.1.4 预再生。根据VAR1计算出在400g/L的再生水平下的40g/L NaOH溶液的体积,以每毫升树脂0.11ml/min的流量通过树脂层(约90min),再以同样流量的纯水通过树脂层。当排出1个树脂层体积的水后,以100ml/min的流量继续正洗,直至排出10个树脂层体积的水,停止正洗。树脂层上保持有20mm~30mm的水层。
9.4.1.5 量取树脂层高度
用使树脂层膨胀50%的流量控制反洗10min后使树脂沉降下来,再以约100ml/min的流量排水,直至树脂层上保持有20mm~30mm的水层,不得振动交换柱,树脂层面应平整,量取树脂层高度。若树脂层高度大于825mm,应从交换柱中取出全部树脂,均匀混合,适量减少后重新装入交换柱中,重复反洗、沉降和量取树脂层高度,使交换柱中树脂层高度为750mm±75mm。重复这一操作,直至相继二次的树脂层高度之差小于10mm为止。以这两次量取的树脂层高度的平均值计算出树脂层体积(VAR2)用于再生剂量的计算。
9.4.1.6 预运行。以每毫升树脂0.33ml/min流量(0.33VAR2)的阴柱试验水(7.4)通过树脂层,运行过程中树脂层上应保持50mm以上的水层,直至出水电导率达到50μS/cm(25℃),停止预运行。
9.4.1.7 标定阴柱试验水的总酸度。至少在运行初期、中期和末期三次标定阴柱试验水的酸度,并以标定值的平均值计算标准工作交换容量。
9.4.1.8 再生和置换。根据64.1g/L的再生水平和树脂层体积VAR2,计算出浓度为40g/L氢氧化钠再生液的用量。将此量的氢氧化钠再生液置于再生液高位容器内,以每毫升树脂0.054ml/min流量通过树脂层再生(约30min),当再生液高位容器内再生液流完时,立即加入相同于树脂层体积的阴柱试验水进行置换(此操作过程中不应漏入空气)。
9.4.1.9 正洗。当再生液高位容器内的水流完时,立即再加入足够的阴柱试验水(换一个空桶接水),以每毫升树脂0.33ml/min的流量通过树脂层正洗(树脂层上液位不低于50mm)。当出水的电导率达到50μS/cm(25℃)时停止。称量正洗终点正洗水量(记为VAL1)。
9.4.1.10 运行。仍以每毫升树脂0.33ml/min流量(树脂层体积VAR2)的阴柱试验水通过树脂层,运行过程中树脂层上应保持50mm以上的水层,运行出水收集在塑料桶中,注意不使损失。失效后称量(准确至0.1kg全部接受的出水量,加上监督测定用的全部水样量,再换算为体积作为周期制水量。
运行监督:将交换柱的出口管和测定电导率的电极杯接通,出水从电极杯底部进入,从上部排出,实现电导率的连续测定。
运行终点:50 S/cm(25℃)。当出水电导率达到终点50 S/cm(25℃)时,停止运行。记录达到终点的制水量VAW1。
9.4.1.11 第一周期的周期交换离子总量计算。第一周期的周期交换离子总量ZA1(mmol)按式(5)计算:
ZA1=VAW1cA (5)
式中:ZA1——第一周期的周期交换离子总量,mmol;
VAW1——第一周期的周期制水量,L;
cA——阴柱进水的平均总酸度,mmol/L。
9.4.2 第二周期
9.4.2.1 反洗和沉降
用使树脂层膨胀50%的流量控制反洗10min。使树脂沉降下来,再以约100ml/min的流量排水,直至树脂层上保持有20mm~30mm的水层。
9.4.2.2 再生、置换、正洗和运行、标定
按9.4.1.8、9.4.1.9、9.4.1.10操作。记录第二周期正洗水量VAL2、制水量VAW2。
9.4.2.3 第二周期的周期交换离子总量ZA2计算
按9.4.1.11的方法计算。
9.4.3 第三周期
重复第二周期的过程。
9.4.4 试验结束的判断
判断方法见9.3.4。
9.4.5 标准工作交换容量的计算
9.4.5.1 用于标准工作交换容量计算的树脂层体积的测定。试验结束后,从交换柱中取出树脂后加水至9.4.1.5两次量取的树脂层高度的平均高度,用500ml量筒接受,从交换柱底部排水至滤板面上或玻璃珠层面上。量筒中水的体积即为这一树脂层的体积V′AR。
9.4.5.2 标准工作交换容量按式(6)计算:
(6)
式中 GA——阴离子交换树脂标准工作交换容量,mmol/L;
V′AR——树脂层体积,L;
ZA,i、ZA,i-1、ZA,i-2——达到上述要求的相继三个周期的周期交换离子总量,mmol。
9.4.6 正洗水耗的计算
正洗水耗按式(7)计算:
(7)
式中: LAL——正洗水耗,L/L;
VAL,i、VAL,i-1、VAL,i-2——与计算工作交换容量相应的周期的正洗水量,L;
V′AR——树脂层体积,L。
10.1 有效数字:标准工作交换容量的有效数字保留三位;正洗水耗的有效数字保留两位。
10.2 正洗水耗的测定结果仅作参考。
11.1 阳离子交换树脂标准工作交换容量测定方法允许差
11.1.1 室内允许差
S0=0.0277GC (8)
式中:S0——室内允许差,mmol/L;
GC——阳离子交换树脂标准工作交换容量,mmol/L。
11.1.2 室间允许差
St=0.0615GC (9)
式中:St——室间允许差,mmol/L。
11.2 阴离子交换树脂标准工作交换容量测定方法允许差
11.2.1 室内允许差
S0=-3.39+0.0216GA (10)
式中:S0——室内允许差,mmol/L;
GA——阴离子交换树脂标准工作交换容量,mmol/L。
11.2.2 室间允许差
St=-7.53+0.0481GA
式中:S0——室间允许差,mmol/L。