实验原理
用低级除盐水将失效的离子交换树脂输送进已改装好的普通电渗析再生室。由于低级除盐水所含盐分不多,它们在极限电流下不能完全承当导电使命,致使有少许水电离发生Ｈ 和ＯＨ-来承当余下的导电使命,这些盐分的阴阳离子和Ｈ ,ＯＨ-,在直流电场的作用下,划分向两侧迁移,Ｈ 一旦进进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,从而使阳树脂获得再生,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,就到了阳膜鸿沟,它们受阳膜上活性基团的吸引,加速经由过程阳膜进进浓水室而被除往。是以,使该再生反应得以顺遂进行。而该反应的顺遂进行又促使弱电解的水不竭电离,使混床内的失效阳离子交换树脂获得充实再生。一样,被ＨＣＯ3-,Ｃｌ-,ＳＯ42-饱和的失效阴离子交换树脂也被水电离发生的ＯＨ-所取代,从而使阴离子交换树脂也获得了再生。
2 实验装配与方式
2.1 实验装配
电再生装配。采用单级三隔室离子交换树脂再生装配,如图1所示,其组成与普通电渗析器相仿,划分为阴、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,用蠕动泵进行轮回,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,以丈各工况下的电压和电流,进出水口水用ＤＤＳ-11Ａ电导率仪测定。离子交换膜采用上海化工场生产的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。
水处置实验装配。离子交换柱25ｍｍ×1800ｍｍ有机玻璃材料建造。
2.2 实验方式
事前在再生室中装进用化学方式完全失效的阴、阳离子交换树脂,极室通进一定浓度硫酸钠溶液,接通电源,调整电压,监测电压电流变化,并紧密亲密注重再生室温度,控制在50℃之内。再生竣事后,用高纯水掏出树脂,进行小型水处置实验,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尺度实验方式)。
3 实验成效与分析
3.1 实验现象
图2暗示了在分歧通电下的再生效果。
由图2看出,混床树脂电再生基本趋向是随着通电的增加,工作交换容也逐渐增加,而且能够到达现场尺度,即300ｍｍｏｌ/Ｌ以上。可是,随着实验次数增加,泛起了几个严重的问题。
(1)再生时间长
在50Ｖ电压下进行再生,发现电流增加缓慢,到达预定通电10Ａ•ｈ时,年夜电流仅为1.1Ａ,总计再生时间达10.33ｈ。清水实验显示,树脂工作交换容为320.8ｍｍｏｌ/Ｌ,到达了现场尺度。但再生时间太长,晦气于生产实践。
(2)重现性差
经由过程实验发现,在不异的实验条件下,再生效果重现性较差。为了不离子交换膜渗漏对电再生的影响,每次实验均采用新的离子交换膜,在电压50Ｖ,通电10Ａ•ｈ条件下再生树脂,重复6次实验,所测得的树脂工作交换容划分为:287.5,320.8,162.5,179.2,204.2,195.8ｍｍｏｌ/Ｌ。可见,树脂工作交换容的变化并没有明确的趋向,忽高忽低。在163.5和320.8ｍｍｏｌ/Ｌ之间波动,年夜值与小值之间相差近2倍。重现性欠好,是电再生中存在的一个严重问题。
(3)树脂理化性能严重下降
在实验中发现,随着实验次数的增多,树脂破碎水平逐渐较着,这将影响到树脂的再生效果。是以,作了有关树脂理化性能测试,成效见表1。
很较着,树脂的全交换容和耐磨率年夜幅度下降。使用过的树脂在进行耐磨率实验时,基本没有完整的圆形颗粒,尽年夜部门已成粉末。而树脂理化性能的年夜幅度下降,必然致使再生效果不稳定,重现性欠好。
(4)阴、阳树脂再生不服衡
阴、阳夹杂树脂(阴阳比为2:1)在电再生进程中,再生水平不服衡。树脂再生完成后,分隔清水,成效讲明阴树脂再生比力完全,到达了火电厂现场尺度300ｍｍｏｌ/Ｌ,而阳树脂的再生水平则很是低,远远低于现场要求。
3.2 缘由分析
ＥＤＩ中树脂是用电来再生的,它可以接连运行很长时间。本实验中却发现了诸多严重问题,下面经由过程对比混床再生与ＥＤＩ中树脂电再生来分析缘由。
(1)ＥＤＩ中填充的是Ｈ型和ＯＨ型离子交换树脂,在ＥＤＩ中制取纯水和超纯水时,电渗析可以疏忽[3]。只斟酌离子交换作用。投运不久,淡水室即可泛起如图3所示的离子交换层谱。
当欲处置水从失效层流到工作层底部时,由于失效树脂已饱和,不成能再介入离子交换,故欲处置水中的离子,在经由过程失效树脂层时不被吸收,而是受直流电场的作用横向迁移,待到达工作层底部时,全数离子已迁移出淡水室。由于在庇护层中,电解离子少少,易发生浓差极化,使水解离成Ｈ 和ＯＨ-,从而使庇护层中的树脂连结为Ｈ型和ＯＨ型。而在失效层和工作层中,由于离子浓度相对较高,不容易发生浓差极化,水解离现象基本不发生。
在混床电再生中,填充的树脂为完全失效的盐型树脂,树脂处于乱层状态,没法形成庇护层,故其再生是发生在整个再生室内。只有水解离发生Ｈ 和ＯＨ-的足够多时,树脂才能到达充实的再生,而水解离自己是比力坚苦的。故要使所有树脂均再生好,需要足够的时间及较年夜的水解离速度。
(2)混床再生进程中,水解离发生的Ｈ 和ＯＨ-与失效的阴、阳树脂发生置换反应使其再生。由于Ｈ 和ＯＨ-相对其它阳离子和阴离子而言,其迁移速度较快,这必然致使一部门Ｈ 和ＯＨ-未再生失效的离子交换树脂,就已迁移出再生室;另外,被置换下来的阴阳离子如不能实时迁移走,则可能再次进进离子交换树脂母体骨架活性团体的电势范围,又把Ｈ 和ＯＨ-置换出来。是以,树脂颗粒发生了再生-失效-再生的轮回进程,致使树脂颗粒次的膨胀-收缩,从而使树脂易破裂,理化性能下降,再生效果不稳定。且Ｈ 是所有离子中迁移速度快的,直接迁移出再生室的Ｈ 年夜年夜多于ＯＨ-,从而致使阳离子再生效果低于阴离子。而在ＥＤＩ中,由于被再生的树脂仅为工作室中一小部门,故树脂理化性能所受影响很是小,能保证ＥＤＩ的延续稳定运行。
4 小 结
在本实验条件下,哄骗水解离直接再生离子交换树脂,存在再生时间长,重现性差,树脂理化性能年夜幅度下降和阴、阳离子交换树脂再生不服衡等错误谬误,运用到火电厂的可行性还有待于进一步研究。由于水解离在本上是微观电化学行为,较难用实验手段对其深进研究,是以必需增强水解离的根蒂根基研究,完善水解离理论,以指导生产实践。