软化水制备装置及软化原理

1.软化水制备装置及软化原理

  在软化水制备过程中，最主要的及关键的设备是“负压逆流再生钠离子交换器”（简称钠离子交换器），它的内部构造是由进水及中间排液装置、树脂层、压脂层、石英砂垫层和下排水装置等组成。这种交换器的特点是：软化时，原水从交换器上部进入，下部流出；再生时，再生液由下部进入，上部流出。交换器的运行按反洗、还原、正洗和软化四个步骤周期性地进行。此四个步骤所经历的时间为交换器的运行周期，其中反洗、还原、正洗统称“再生”。

  钠离子交换器的作用是用来软化水，应用的是离子交换的原理，它是借助于离子交换剂（树脂）中的可交换离子（钠离子Na+）与水中要去除的离子（钙离子Ca2+、镁离子Mg2+）间的离子交换来达到处理水的目的。离子交换树脂是由空间网状结构的骨架（母体）与附着在骨架上的许多活性基团组成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水发生电离，能电离出可在一定范围内自由移动并与周围溶液中的其它同性离子进行交换反映的可交换离子。因此，在与水进行交换反应的过程中，水中的Ca2+、Mg2+被离子交换树脂中的Na+所代替，使易结垢的钙、镁化合物，转变成不易形成水垢的钠化合物，使水得到软化。

2.水的软化

  在制水的过程中，树脂层离子交换过程可为两个阶段。

  树脂刚开始交换一段不长时间内，树脂饱和程度曲线形状不断变化，随即形成一定形式的曲线，称交换带的形成阶段

  当原水由上部进入钠离子交换器时，水中的Ca2+、Mg2+首先遇到表层的树脂并与这部分树脂中的Na+进行交换反应，此时水中的一部分Ca2+、Mg2+转入树脂中，树脂中的一部分Na+转入水中。随着原水的不断通入，顶部钠型树脂总是与含Ca2+、Mg2+的原水接触，很快变成了钙型和镁型树脂，离子交换达到饱和，失去交换能力。这时树脂层形成了三个层次：上层为失效层，这里树脂由钠型全部变成钙型和镁型，为100%饱和；中部为工作层，为交换区，这里是钠型渐变为钙型和镁型的过渡区，为部分饱和；下部为尚未参加交换的树脂层，树脂仍为钠型，饱和程度为零，称保护层，起着保护出水水质的作用。此时把整个树脂层各点饱和程度连成曲线，即得饱和程度曲线，也就是交换带。是已定型的交换带沿水流方向以一定速度向下移动的过程，此时每股进水的钙、镁离子在瞬间与某一定厚度的交换带进行交换反应

  因此，所谓交换带，是指在那一瞬间正在进行交换反应的软化工作层，这个软化层并不是在一段时间内固定不动的，而是随着时间的推移向下移动，直到交换带的下端达到树脂层的底部。

  在交换器的实际运行中，根据用水的水质要求，我们将交换器的软化终点控制在水硬度小于0.04me/L的范围内，通过对交换器进出水阀门的控制来调整软化时水的流量，以达到对出水流速的控制，通过定时对出水硬度指标的检验，来确定软化终点。

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