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离子交换再生周期是如何计算的?

时期:2023-10-10  点击数:

离子交换的再生周期的计算是一个比较复杂的过程,在计算的过程中只要注意以下几点, 离子交换的再生周 期就会变得简 即要对水处理中常用的单位如毫克当量、 ppm 的换算关系弄清楚, 同时还要对各个离子、分子 的原子量和分子量要有一定的概念,常见离子、分子的原子量和分子量见下表:

类型

Ca2+

Mg2+

Na+

K+

Fe2/3


 


 

 

 






+

原、分子量

40

24

23

39

56

类型

CL-

HCO3-

CO32-

SO42-

NO3-

原、分子量

35.5

61

60

96

62

 

具体的计算方法可参考下面兖州市太阳纸业集团热电厂反渗透+离子交换和纯离子交换再生周期计算和再生

用的例子:

离子交换系统运行费

渗透的出水水质如下:

 

 

ppm 含量

/m3

  /m3

140m3 交换 H+离子 mol /小时

Na++K+

0.81

0.81

0.0352

4.928

Ca2+

0.35

0.35

0.0175

2.450

Mg2+

0.09

0.09

0.0075

1.050

Al3+

0.00

0.00





0.0602

8.4280

离子

ppm 含量

/m3

  /m3

140m3 交换 OH+离子 mol /小时

CL-

0.25

0.25

0.00700

0.980

SO42-

0.18

0.18

0.00375

0.525

NO3-

0.00

0.00

0.000

0.000

HCO3-

2.90

2.90

0.04754

6.6556



0.05829

8.1606

平衡


(8.4280+8.16062=8.2943mol/小时


根据所选混合离子交换器的直径(2000mm)可知阳离子交换树脂的体积为: 1.57m3 ,阴离子交换树脂的体 为: 3.14m3

 离子交换再生周期是如何计算的?(图1) 离子交换再生周期是如何计算的?(图2) 

树脂类型

体积

单位体积交换容量

交换容量(mol)

阳离子交换树脂

1.57m3

900mol/m3

1413

阴离交换树脂

3.14m3

450mol/m3

1413

 

考虑到混合离子交换器在出水快变差的时候再生(留有 15%的交换容量),阳树脂再生周期为: 1413 (mol) ÷8.2943 (mol/小时80%=136.28 (小时)即再生周期为 5.6 天,一年再生次数为: 65 次。

再生一次所需 30%HCL 的量:

 


再生一次交换的 H+离子 mol  再生一次交换的纯 HCLmol  生一次交换的纯 HCL 质量  再生一次交换的 30%HCL 质量


1413×80%=1130.4

1413×80%=1130.4

1130.4×36.5=41259.6 =41.3kg

41.3÷30%=137.5kg


 


月再生的 30%HCL 质量

年再生的 30%HCL 质量


137.5×30÷5.6=736.7kg

  736.7kg×12=8839.2kg


即一年再生的 30%HCL 的量为 8.8

再生一次所需 40%NaOH 的量:

生一次交换的 OH+离子 mol 1413×80%=1130.4

再生一次交换的纯 NaOHmol   1413×80%=1130.4

再生一次交换的纯 NaOH 质量   1130.4×40=45216.0 =45.2kg


 离子交换再生周期是如何计算的?(图3)生一次交换的 40%NaOH 质量: 45.2÷40%=113.0kg

月再生的 40%NaOH 质量: 113×30÷5.6=605.3kg

再生的 40%NaOH 质量: 605.3kg×12=7264.2kg

年再生的 40%NaOH 的量为 7.2

生费用计算:

再生/月: 0.7367×400=290.5

再生/年: 290.5×12=3486.8

碱再生/月: 0.6053×600=363.2

再生/年: 363.2×12=4358.2

合计再生费/月: 290.5+363.2=653.7

合计再生费用/年: 3486.8+4358.2=7845

反渗透+离子交换系统费用每月为: 40132.8+653.7=40786.5

子交换费用计算:

离子交换进水水质分析如下:

 

 

ppm 含量

/m3

   /m3

140m3 交换 H+离子 mol / 小时


Na++K+

34.87

34.87

1.516

212.252


Ca2+

74.15

74.15

3.7075

519.05


Mg2+

18.85

18.85

1.5708

219.916


Al3+

0.05

0.05

0.0018

0.2592




6.7961

951.4772


离子

ppm 含量

/m3

   /m3

140m3 交换 OH+离子 mol  /


CL-

32.0

32.0

0.9014

126.197


SO42-

100.87

100.87

2.1014

294.204


NO3-

0.04

0.04

0.0006

0.0903


HCO3-

228.82

228.82

3.7511

525.16




6.7545

945.6513


平衡


(951.4772+945.65132=948.564mol/小时


由上表可知, 小时需交换 948.564mol H+离子和 OH-离子, 需纯 HCL mol 数为 948.564mol;需纯 NaOH  mol 数为 948.564mol

HCL 的质量为: 948.564×36.5=34622.59 =34.622kg

折合 30%HCL 质量为: 34.622÷30%=115.4kg/小时;

消耗 30%HCL 的价格为: 115.4×0.4=46.16

每月消耗 30%HCL 的重量为: 115.4×24×30=83088 kg

 NaOH 的质量为: 948.564×40=37942.66 =37.943kg

 40%NaOH 的质量为: 37.943÷40%=94.856kg/小时;

消耗 40%HCL 的价格为: 94.856×0.6=56.913

消耗 40%NaOH 的重量为: 94.856×24×30=68296.3 kg=68.3

合计单位时间(小时)的再生酸碱消耗为: 46.16+56.913=103.073

合计每月再生酸碱消耗为 103.073×24×30=74212.56

对比反渗透+离子交换系统与纯离子交换系统的月生产费用为:


74212.56-40786.5=33426.06 =3.34 万元

年节省费用为: 3.34×12=40.08 万元

从以上的例子可以看出, 离子交换系统的再生周期的计算是比较容易的, 关键要看自己怎么去理解离子交换 统的再生周期的本质含义(即水中的阳离子和再生时的 H+ mol 数相等, 阴离子和再生的 OH- mol 数相等)。