離子交換軟化及除鹽實(shí)驗裝置實(shí)驗指導(dǎo)書
一、概述離子交換法是一種借助于離子交換劑上的離子和水中的離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去水中有害離子的方法。在工業(yè)用水處理中，它占有極其重要的位置，用以制取軟水或純水，在工業(yè)廢水處理中，主要用以回收貴重離子，也用于放射性廢水和有機(jī)廢水的處理。
采用離子交換法，具有去除率高，可濃縮回收有用物質(zhì)，設(shè)備較簡單，操作控制容易等優(yōu)點(diǎn)。但目前應(yīng)有范圍還受離子交換劑品種、性能、成本的限制；對預(yù)處理要求較高離子交換劑的再生和再生液的處理有時也是一個難題。
二、技術(shù)參數(shù)：
a) 交換柱由有機(jī)玻璃制成，尺寸：Φ50×800㎜，4根。
b) 水泵：最大流量：10L/min，額定功率為90W的增壓泵。
c) 分路流量計LZB-6型，流量：4～40L/h。
d) 有機(jī)玻璃軟化水箱尺寸：Φ200×250㎜（酸堿水箱各一）。
e) PVC原水箱尺寸：350×500×400mm（含反沖洗水箱）。
f) 各項操作及流量的顯示、調(diào)節(jié)、控制全在控制屏板面進(jìn)行。
g) 框架與控制屏均為不銹鋼材質(zhì)，結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀，流程簡單，操作方便。
h) 外形尺寸：1200×600×1700mm。
三、實(shí)驗指導(dǎo)：
1．實(shí)驗?zāi)康模?/strong>
1、熟悉順流再生固定床運(yùn)行操作過程。
2、加深對鈉離子交換基本理論的理解。
2．實(shí)驗原理：
當(dāng)含有鈣鹽及鎂鹽的水通過裝有陽離子交換樹脂的交換器時，水中的Ca2+及Mg2+便與樹脂中的可交換離子（Na+或H+）交換，使水中Ca2+、 Mg2+含量降低或基本上全部去除，這個過程叫做水的軟化。樹脂失效后要進(jìn)行再生，即把樹脂上吸附的鈣、鎂離子置換出來，代之以新的可交換離子。鈉離子交換用食鹽（NaCl）再生、氫離子交換用鹽酸（HCl）或硫酸（H2SO4）再生�；痉磻�(yīng)式如下。
a) 鈉離子交換：
軟化：
再生：
b) 氫離子交換：
交換：
再生：
鈉離子交換的最大優(yōu)點(diǎn)是不出酸性水，但不能脫堿；氫離子交換能去除堿度，但出酸性水。本實(shí)驗采用鈉離子交換。
3．實(shí)驗工藝流程圖：
4．實(shí)驗操作步驟：
a) 熟悉實(shí)驗裝置，搞清楚每條管路、每個閥門的作用。
b) 測原水硬度，測量交換柱內(nèi)徑及樹脂層高度（表1）。
| 原水硬度及實(shí)驗裝置有關(guān)數(shù)據(jù) 表1 | |||
| 原水硬度（以CaCO3計）（mg/L） |
交換柱內(nèi)徑 （cm） |
樹脂層高度 （cm） |
樹脂名稱及型號 |
d) 軟化。運(yùn)行流速采用15m/h，每隔10min測一次水硬度，測兩次并進(jìn)行比較。
e) 改變運(yùn)行流速。流速分別取20m/h、25 m/h、30 m/h，每個流速下運(yùn)行5min，測出水硬度（表2）。
| 交換實(shí)驗記錄 表2 | |||
|
運(yùn)行流速 （m/h） |
運(yùn)行流量 （L/h） |
運(yùn)行時間 （min） |
出水硬度（以CaCO3計） （mg/L） |
| 15 | 10 | ||
| 15 | 10 | ||
| 20 | 5 | ||
| 25 | 5 | ||
| 30 | 5 | ||
| 反洗記錄 表3 | ||
| 反洗流速（m/h） | 反洗流量（L/h） | 反洗 時間（min） |
h) 再生。再生流速采用3-5m/h。調(diào)節(jié)定量投再生液瓶出水閥門，開啟度大小以控制再生流速為度。再生液用畢時，將樹脂在鹽液中浸泡數(shù)分鐘（表4）。
| 再生記錄 表4 | |||
| 再生一次所需食鹽量 /kg | 再生一次所需濃度10%的食鹽再生液/L |
再生流速 （m/h） |
再生流量 （ml/s） |
| 清洗記錄 表5 | |||
|
清洗流速 （m/h） |
清洗流量 （L/h） |
清洗歷時 （min） |
出水硬度（以CaCO3計） （mg/L） |
| 15 | 5 | ||
| 15 | 10 | ||
| 15 | 15 | ||
| 30 | 5 | ||
5．實(shí)驗結(jié)果整理：
1、繪制不同運(yùn)行流速與出水硬度關(guān)系的變化曲線。
2、繪制不同清洗歷時與出水硬度關(guān)系的變化曲線。
三、注意事項：
1、反沖洗時注意流量大小，不要將樹脂沖走。
2、再生溶液沒有經(jīng)過過濾器，宜用精制食鹽配制。
3、實(shí)驗結(jié)束后水泵中的剩余液要盡量排出。保持泵的清潔。