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钠离子交换器再生方式对再生效果的影响的探究

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：陈利

[导读]

        乐山市特种设备监督检验所四川省乐山市 614000
        钠离子交换器失效后，为了恢复其交换功能，必须用Na+再生剂进行再生，常用的再生剂是食盐（NaCl）。再生过程如下：
        2 Na+ + R2Ca（R2Mg）→ 2RNa + Ca2+（Mg2+）
        盐水   失效树脂      有效树脂   再生废液排放
        再生是离子交换器使用过程中十分重要的一个环节，再生效果的好坏直接影响交换器的出水质量和经济运行。影响再生效果的因素很多，主要与再生方式、再生剂用量、再生液浓度、再生液流速、再生液温度以及再生剂的质量有关。下面主要探讨再生方式对再生效果的影响：
        再生方式分为静态浸泡再生和动态流动再生，静态浸泡再生是将再生液泵入交换器静态浸泡一定的时间后再从底部排出的方式；动态流动再生是指再生时再生液以一定流速经过离子交换剂层，同时排出再生废液。首先来比较这两种再生方式的特点：
        1.静态浸泡再生：由于离子交换反应的可逆性，静态浸泡时，随着交换下来的Ca2+、Mg2+离子增多，正反应速度减小，逆反应速度增大，静态浸泡一段时间反应达到平衡，虽然交换反应仍然在进行，但是这时候钠离子交换器内Na+、Ca2+、Mg2+浓度保持相对不变，因此静态浸泡再生不利反应朝再生方向进行，浸泡后又将含有大量反离子（Ca2+、Mg2+）的废液从底部排出，严重污染底部保护层的的交换剂，使得再生效果差，并影响出水质量。
        2.动态流动再生：由于再生液不断送入离子交换器，再生液在交换器内以一定的流速经过离子交换器，同时将置换下来的Ca2+、Mg2+离子排出，这样等于不断增加反应物浓度，减少生成物浓度，正反应速度始终大于逆反应速度，使平衡朝正反应（再生反应）方向进行，有利于提高再生效果。
        根据对这两种再生方式的比较，采用流动的再生方式更有利于再生反应的进行，有利于提高再生效果。

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固定床离子交换器按其再生运行流速不同，又分为顺流再生和逆流再生两种方式。我们接着来比较这两种流动再生方式的特点：
        1.顺流再生：顺流再生是指交换器运行时水流的方向和再生时再生液流动的方向一致，都是由上至下流动。顺流再生，由于再生液首先接触的是交换器上部已经完全失效的交换剂，当再生液从上至下流至交换器底部保护层时，再生液中不但Na+含量已很低，而且还含有大量被交换下来的Ca2+、Mg2+离子，这就使得交换器底部的交换剂一般不能获得较好的再生，甚至底部的保护层树脂还会被再生下来的Ca2+、Mg2+离子污染，影响出水质量。为了提高交换剂的再生度，就需要增加再生剂的用量，因此顺流再生时盐耗较大。
        2.逆流再生：逆流再生是指交换器运行时水流的方向和再生时再生液流动的方向相反，也称为对流再生。常用固定床的逆流再生有两种：一种是运行时水流方向从上往下流动，再生时再生液从下往上流动，我们习惯称此为固定床逆流再生工艺；另一种是运行时水流方向从下往上流动，再生时再生液从上往下流动，我们习惯称此为浮动床工艺。逆流再生时，新鲜的再生液首先接触的是失效程度较低的保护层，然后流经工作层，当流至失效程度最高的失效层时，虽然交换下来的Ca2+、Mg2+离子浓度较高，由于随即被排出，因此十分有利于平衡朝再生方向移动，再生中后期也能获得一定的再生度。逆流再生能够使保护层和工作层的交换剂获得较好的再生，即使表层失效层交换剂的再生度差些，也不会影响出水质量。
        结束语：比较顺流再生和逆流再生两种方式，我们不难看出逆流再生能够使工作层和保护层的树脂获得较好的再生度，从而比顺流再生具有出水水质好，盐耗低，工作交换容量，制水周期长等优点。但逆流再生的优势必须是在再生时树脂层不能乱层，因此大直径的离子交换器要采用气顶压或压脂层注水静压来防止乱层，小直径的交换器采用再生时低流速防止乱层。因此逆流再生设备比顺流再生设备复杂，再生步骤也相应要多些，再生操作不易控制好的缺点。
        参考文献：
        [1]张雪峰；林达.无顶压逆流再生离子交换器再生效果的影响因素探讨.科技视界.
        [2]黄小群.影响离子交换器再生效果因素的探讨.山东理工大学学报（自然科学版）.
        [3]赵红卫.离子交换器最佳再生方式的选择及相关分析.山西能源与节能.