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【技术】离子交换树脂的容量

发布日期:2018-10-31 10:06 来源:日博娱乐网 作者:日博娱乐网 浏览数:

韦伯斯特字典 将 容量 简单地 定义 为做某事的能力或可以包含的最大数量。这是一个定量值。 在 离子交换 过程中,我们定义不仅定量 容量 的的 树脂 (作为总 容量 ),但定性 容量

韦伯斯特字典容量简单地定义为“做某事的能力”或“可以包含的最大数量。”这是一个定量值。离子交换过程中,我们定义不仅定量容量的的树脂(作为总容量),但定性容量(作为操作容量或柱容量)。换句话说,树脂在将某种元素(污染物去除到给定断点时可以多少工作在用于去除硬度的柔软剂的情况下,我们定义容量作为数ppm的或当量硬度的给定数量的树脂使用的一定水平可以从给定的进料流在给定的流速和温度,以给定的断点除去,作为再生剂PPM硬度被转换为PPM以CaCO 3,然后粒/ 加仑所以答案通常表示为每立方英尺(KGR /立方英尺)kilograins。kilograin等于1000个晶粒。如果您将容量值除以挑战硬度,你代表的吞吐量加仑数容量(工作能力)。例如:每立方英尺24,000粒容量,每加仑饲料20粒挑战:(24,000 / 20 =)1,200加仑。

运营能力总产能

针对不同需求的不同树脂将具有不同的容量定义容量树脂是总数的表示交换位点构建在树脂在现实世界中,您将永远无法实现总容量,因为它代表了100%的再生树脂,以完成耗尽从图形上看,这在图1中表示。
mar2017_michaud位数-1

线AB所示的值表示进料溶液中离子的挑战水平(硬度)。红色曲线表示残留 硬度产物水当运行开始时,色谱柱向下冲向黄色区域的底部,在那里它穿过最大硬度质量线。跑步开始了。如图所示,该过程不会消除100%的离子挑战。该移除水平持续到我们接近由C点处的曲线的轻微上升表示的耗尽。交叉处的水平线表示运行中的最大允许穿透(质量限制线)并且定义操作。容量或运行长度(行xy)。当我们继续运行时,泄漏突破在C点之后继续上升,直到流出物流入物相等(点G)。此时此列完全耗尽,红色曲线上方的黄色部分的总面积是总容量由矩形CDEF表示的黄色区域是操作容量

无论挑战离子如何,容量将是相同的值,因为它代表树脂所有交换位点的总和操作容量树脂将是特定于测试条件下,,挑战水平,度再生等,用于预期安装。该图显示了完全再生或新树脂的总容量而运行容量显示了几个正在进行的服务周期后可以预期的结果。注:操作能力软化 树脂因钙硬度 硬度的比例而不同,因为Ca与Na的选择比高于Mg与Na的选择比。容量实际上在干树脂基础上测定为meq /干gm并且基于树脂的水分含量转化为湿值(meq / mL)测试通常用H + / Na +交换而不是Ca ++ / Na进行阳离子测试

转化为酸钙

离子交换系统通过以一对一等效的方式交换离子来工作。那么如何,我们可以等同于一个给定重量的离子数离子到另一个的离子不同MW和EW的?我们必须将元素的量(从分析中)转换为离子的相对数量(沿着Avagadro的数字行)。遵循的惯例是将元素转化为ppm作为碳酸钙(CaCO 3)。CaCO 3的MW为100,Ca ++和CO 3 =均为二价。所以CaCO 3的EW 是50.到目前为止,这么好。

我们使用计算的转换因子将主题元素等同于与其EW成比例的一些相对离子数。在这种情况下,我们将元素等同于CaCO 3的EW (50)。因此,对于钙(EW = 20),我们将数字50,CaCO 3的EW除以钙的EW(50/20 =)2.5。对于(MW = 24,EW = 12),因子是50/12 = 4.1,对于,它是50/23 = 2.17。转换是针对水分析的所有组分进行的,将阳离子与阴离子分开列出。二氧化硅值分别添加到阴离子值中。mar2017_michaud位数-2-对于柔软剂项目中,我们添加了钙+镁以CaCO 3获得总PPM硬度然后,我们通过17.1除以这个数字转换ppm的以CaCO 3晶粒每加仑(GPG)进料英寸 然后,通过将树脂 容量(以每立方英尺的颗粒数[cu ft或ft 3 ])乘以系统中的立方英尺数,我们得出总系统容量例如: 5立方英尺软化剂在10磅的NaCl /立方英尺被确定为具有再生能力(从拍摄的28000粒/立方英尺容量如图2所示图表)。总系统容量因此:5 x 28,000 = 140,000粒。如果我们的挑战水是16 gpg,我们计算系统容量为140,000 / 16 = 8,750加仑。

我们将仪表设置为8,750加仑吗?

三年后,我们在这个系统上放了一些时间后,氧化了一点树脂并将其反冲出油箱,系统还能处理8,750加仑吗?也许我们已经发现了一些以前未被发现的污垢该系统仍将拥有140,000粒的容量吗?给水仍然是16 GPG?可能不是。所以我们必须做出让步。它被称为工程因素,对于柔软剂,它被设定为额定容量的 90%在这种情况下,8,750加仑变为7,875加仑。根据应用程序的重要程度,我们可以对此工程安全裕度更加保守,并将单位评定为计算容量的 75%对于有毒污染物,如重金属,我们甚至可能达到50%。

从meq / mL转换为Kgr / cu ft

新的阳离子 软化 树脂可将其总容量列为2.0meq / mL。我们如何将其转换为Kgr / cu ft?让我们看一下1.0 meq / mL的钙作为计算的基础。如前所述,这与1 eq /升相同。这相当于20克钙(离子)/升或20,000毫克/升溶液。我们通过乘以2.5 将其转换为ppm作为CaCO 3,并以CaCO 3计算得到50,000 ppm现在除以17.1,我们拿出2,923.98加仑。我们现在必须乘以7.48加仑/立方英尺将数字等于一立方英尺树脂:2,923.98 x 7.48 = 21,871。所以1 meq / mL等于21.87 Kgr / cu ft。一个新的含有 2.0 meq / mL的树脂容量为43.74 Kgr / cu ft。注意:因为这个计算包括转换为ppm作为CaCO 3,所以对于任何离子成分都是相同的,因为转换因子总是会达到50,000 ppm为CaCO 3和2,923.98 gpg和21.87 Kgr / cu ft。您可以使用多少容量

什么是硬度

硬度以每加仑颗粒(或mg / L)测量容量测量为每单位体积树脂(通常每立方英尺)去除硬度颗粒数什么是谷物?粮食是一种具有悠久历史的实际计量单位。它等于1 / 7,000th磅。一粒硬度定义为每加仑一粒碳酸钙或(454克/磅×1,000毫克/克/ 7,000粒/磅=)每加仑64.86毫克碳酸钙64.86mg CaCO 3含有25.92mg钙,其等于(25.92/20 =)1.29meq Ca. 如果我们正在重建氯化钠,1.29meq的Na等于29.8mg的Na。一磅NaCl(454克)含有(454×(23 / 58.5)=)178.5克或178,500毫克的钠。由于1粒Na为29.8mg,1磅NaCl等于(178,500 / 29.8 =)5,990粒。因此,100%有效的柔软剂将为再生中使用的每磅NaCl 产生5,990粒的容量由绿线在图2表示注:该工业使用6000个晶粒的舍入值/磅来表示100%的效率为一个再生软化剂。

在现实世界中,我们无法实现100%离子交换再生效率实际回收的容量对于任何给定的电平的再生剂被示出为图2中的蓝色曲线的量容量恢复下降关闭每磅作为水平增加(收益递减的法律)。在10磅/立方英尺(160克/升)的水平下,回收率约为28,000克/立方英尺或2,800克/磅水平效率为2,800 / 6,000(实际超过理论值)或46.7%。通过降低含量, 效率提高但水质降低,如图2中的泄漏(红线)曲线所示。在该特定实例中,该实例预期泄漏约为3.5ppm其中一个问题树脂供应商有用于供给再生曲线是可收回容量泄漏将与每个挑战水平而改变硬度TDS和运行条件下(流量,温度和断点)。

图2表示20级GPG 硬度在70°F,在4加仑/立方英尺运行以从一个450- 1-GPG断点ppm的 TDS饲料。对于大多数预测,它应该足够准确。只需应用保守的工程因素。在设计水软化器或任何离子交换系统时,选择再生剂的水平以提供所需的质量而不是所需的容量我们增加以降低泄漏,然后使用所产生的容量有各种再生技术(如逆流和脉冲流动)通过降低泄漏每磅回报更好,从而允许更低的剂量和更高的系统效率均匀珠状树脂和细网状树脂也将倾向于更高的效率每磅盐的回收容量更多)。

和强与弱和弱树脂

有三种强酸(盐酸,硝酸和硫酸)和两个强碱(氢氧化钾和氢氧化物)。所有其他酸都是弱酸,所有其他碱都是弱碱。我们区分,因为强和弱试剂以不同的方式进入反应。同样地,我们有strong- 树脂(SAC:类似的强度和硫酸的行为)和弱酸(WAC)的以及作为strong- 树脂(SBA:类似的强度和行为氢氧化物)和weak- WBA)树脂。SAC树脂能够分裂中性盐。这在反应1和2中显示(使用NaCl作为中性)。
反应1NaCl + O H + →O Na + + HCl。SAC 树脂通过将Na交换为H 分解成
反应2NaCl + O OH- →O Cl- + NaOH。通过将Cl 换成OH ,SBA将盐分裂成
和weak- 树脂不进入这些反应。然而,它们分别与碱性盐和酸反应(反应3和4中所示)。
反应3NaHCO 3 + W H +→W Na + + H 2 CO 3 WAC与NaHCO 3(碱性)反应,但不与NaCl反应(中性)。
反应4NaCl + HCl + W FB →NaCl + W HCl WBA吸附但不分离

除分裂中性盐外,SAC和SBA树脂也进入反应3和4.因此,当我们测量这些树脂容量时,我们必须确定容量正在做什么。我们将SAC和SBA树脂称为具有分裂能力和总容量,而WAC和WBA树脂仅具有总容量,包括它们中和酸的能力

使这种理解更加复杂的事实是,当弱酸树脂高度再生时,它们可以表现出很小程度的强酸 容量通常希望用盐洗涤来消除这种能力以消除可能导致的无意的低pH。Strong- 树脂仅表现出strong- 功能。由于制造或组合物的结果,strong- 树脂可以表现出一定程度的weak-的基础功能。这意味着总容量不能分解盐,但能够中和弱-基础树脂通常不会除去弱酸如碳酸或硅酸,但会中和强酸(硝酸,硫酸和盐酸)。某些weak- 树脂(丙烯酸类)也可以减少碳酸树脂 容量,因此,具有在strong-方面被定义 / weak- 和strong-  / weak- 功能。简单的问题“ 这种树脂容量多少?”没有一个简单的答案。

(责任编辑:日博娱乐网)
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