离子交换除硅原理

离子交换除硅原理

硅(SiO2)作为极弱酸，在水中以与硅酸氢根(HSiO3)离子平衡的形式存在。离子形态的硅可用强碱阴树脂在OH型循环操作中除去。既然两种形态的硅以平衡的形式存在，那么可将硅从溶液中几乎完全去除。当硅以离子状态存在，并与硅酸氢根形成平衡时，硅的化合物被称作活性硅。硅在水中也可以聚合物形式存在，通常称作胶体硅。这种长链的硅化合物实际上不具有带电荷的离子特性，因而不能通过离子交换工艺去除。

硅和锅炉给水

在高压锅炉中硅是一个难题。硅有足够的挥发性，这样高压锅炉会产生硅的蒸汽携带。当汽轮机的蒸汽压力降低时，硅会以玻璃态形式沉积在汽轮机的叶片上，从而降低汽机效率。两种形态的硅，包括胶体硅和活性硅，都能产生这种问题。因为胶体硅在高温高压下也会分解、挥发。 除硅技术

强碱阴树脂实际上能够有效去除所有活性硅，在很多应用中可以达到ppb级。相关的离子交换树脂的工程手册可以帮助你预测在一定的运行条件下活性硅的去除率。然而，胶体硅不能通过离子交换机理去除。离子交换树脂的确可以通过机械过滤去除一些胶体硅，但是树脂在这个过程中不是非常有效。膜处理实际上能够去除所有胶体硅。反渗透和超滤在这方面都有效果。反渗透的一个另外的优势是对活性硅也有显著的去除率(98%+)。最后，澄清池的絮凝技术在去除胶体硅方面也非常有效。这项技术的最大困难在于当地下水产生很高的径流时，会发生胶体硅的“尖峰”泄漏现象。如果没有检测到这种现象并采取措施时，硅就不能被严格地除掉。为有效去除胶体硅，要求在操作单元操作过程时要小心谨慎。

体内再生混床使用树脂时的填装建议

本方法旨在指导混床的启动及离子交换树脂的装填。这些方法是专门为在阴阳树脂界面之间配有中排装置的体内再生设备设计的。

1) 装树脂前，应仔细检查交换器:

清除交换器内所有的残余碎树脂及其他杂物；

清洗配水装置和集水装置，并检查所有配水支管、淋水盘、喷嘴，防止损坏和堵塞； 检查衬胶的完整性，如果存在问题，在可能的情况下进行电火花试验；

无论什么时候，如果可能，应在正常流量下进行空交换器的压力损失检查(就地再生的情况下)，并观察流动是否均匀。

2) 填装树脂:

往交换器中注入足够的水(约为1/3交换器的高度)，以允许树脂缓慢沉降，避免树脂强烈冲撞损坏；

填装阳树脂到比最终所需层高低5cm的位置处；

以12～15m/h的速率反洗阳树脂30分钟；

让树脂沉降，而后将交换器内的水排放到树脂面上方5～10cm处，如果是H+型阳树脂，继续

+填充剩余树脂到中排高度，如果是Na型阳树脂，应保证阳树脂层高低于中排3～5cm，因为再

生后，树脂将转型膨胀到正好中排高度。进行二次反洗10分钟，并充分沉降。确保树脂层面均匀，层高达到上述规定要求；

装填阴树脂前，在阳树脂上注入1m高度的水。装完后，用5m/h的流速反洗5分钟； 如果阴树脂是Cl-型而阳树脂是Na+型，对两种树脂进行双倍剂量的再生；

正洗树脂30分钟，进水从上下同时进行，废水从中排排放；

排水至液面高于树脂层5cm，进气混合树脂15～20分钟。

3) 启动运行：

启动运行，并监测正洗效果，直到出水达到指定的电导率、硅和TOC的水平。

注意：如果出水没有达到所需要求的水质，有可能存在树脂“抱团”问题。为消除这种现象，混床应至少运行5小时，然后在运行结束、反洗之前进行空气重新混合15分钟，以优化树脂的混合。不要试图分离新再生完的树脂。没有使用过的新树脂，在原包装袋内置于适宜条件下时，保存即使超过推荐的保存期，大多数情况下也不会出现物理性能的下降。标准除盐和软化树脂，超过两年的保存期，树脂的化学性能仅会出现微小的变化，对于比较敏感的应用场合，建议储存期少于下表的推荐值，但储存超过推荐的保存期时，建议检测树脂的标准特性。

阳树脂 Na 2年 2年

阳树脂 H 2年 2年 1年

阳树脂 NH4 1年

阴树脂 I/II 型 Cl 2年

阴树脂 I 型 OH 2年 1年 0.5年

可立即投运的混床树脂 H/OH 1年 1年

最好：0.25年

允许：0.50年

树脂必须存放在其原包装内，置于阴凉干燥的地方，储存的最佳室内温度0～30℃。存放温度高于30℃时，对于阴树脂，尤其以OH－型态的树脂，将会出现交换容量的下降，而阳树脂可以承受较高的温度(最高到50℃)，最好将所有树脂存放在相同的条件下。温度低于0℃时，将会引起树脂的结冰，必须避免温度低于-18℃。DOWEX 树脂经受重复结冰－溶化循环试验表明，将会出现树脂颗粒的破碎，因此结冰了的树脂在安全的装填之前应首先让其溶化，而且应在室温下缓慢的完全溶化它们。

正如新树脂那样，条件允许时，用过的树脂应该储存于环境受控的条件下，以便尽可能地延长使用寿命。此外，必须采取措施，防止其暴露到空气中，发生干燥和收缩，干燥了的树脂在快速润湿时，将会出现树脂颗粒的破碎。此时应采用10%的氯化钠盐水润湿干树脂，随后进行清水稀释，将盐水置换掉，防止渗透压的快速变化所导致的树脂颗粒的破碎。在树脂长期停用期间，还会出现微生物滋生的问题，为了减少微生物污染的问题，停用的系统应采用浓NaCl溶液封存,此外浓NaCl溶液还能防止树脂的结冰，用于除盐系统的树脂保存步骤如下：

树脂失效后，充分反洗树脂层；

配制15～25%NaCl溶液，将该浓盐水导入交换器内，直到树脂内没有空气为止； 在今后投运该交换器时，必须逐渐地降低盐水的浓度，减少树脂渗透压的冲击； 投运前，必须对该树脂床进行两倍或三倍的再生。

4)

对于凝结水或超纯水系统的混床树脂，必须将树脂转化成再生后的状态：

将树脂分层，执行双倍再生；

冲洗掉再生剂并使树脂置于冲洗水中；

定期置换树脂内的存水(每周一次)，除去任何TOC溶出物；

投运前，按正常方式冲洗和再生树脂。