·350· 北京科技大学学报 2001年第4期 量高速硫酸再生时，硫酸根与高含量的Ca+反 22硫酸再生树脂试验 应，还未达到硫酸钙的溶度积，不会产生硫酸钙 为避免再生过程中生成CaSO,沉淀，且保 沉淀；当加大硫酸含量降低流速时，Ca含量已 证周期制水量和树脂的工作交换容量较高，酸 大大降低，这些C与高含量的硫酸反应时，因 耗尽可能的低.确定用硫酸再生树脂时的最佳 未达到硫酸钙的溶度积而不会产生CaSO,沉淀 工艺条件为第I步：硫酸质量分数1%，流速3m/ 析出，即使形成了沉淀，因其细颗粒可被再生液 h.第Ⅱ步：硫酸质量分数3%，流速2m/h;用酸 带走，而不会滞留在树脂层中.因素水平见表3， 量为排出酸量占进酸量的2%一5%，正洗水耗为 硫酸再生正交试验见表4. 6L.在这一条件运行时，周期制水量可达到779 表3正交试验因素水平 875L,工作交换容量为2006-2262mom2,酸 Table 3 Factors and levels of orthogonal experiment 耗56.6-58.2gmol.硫酸再生试验结果见表6. 水 2.32种酸再生效果比较 第I步 第Ⅱ步用酸量/ 正洗水耗L 平w/%vmh)w/%v(mh) % 分别以确定的HCI与HSO,的最佳再生工 11 4 32 0 艺条件作为失效树脂的再生条件，运行100个 21 3 42.5 <5 6 周期后，以周期制水量、树脂工作交换容量和酸 32 4 42 <12 耗作为考察指标，比较用HCI和HSO,再生的 表4正交试验表 效果.试验结果见表7 Table 4 Table of orthogonal experiment 从表5一表7可知： 试 第1步第Ⅱ步用酸量/ (1)用HC1再生D113树脂的平均周期制水 正洗水耗L 验w/%W(mh)w/%Wmh-)% 量(958L)比用HzS04再生的周期制水量(855L) 4 3 0 4 多103L,高出12个百分点，平均工作交换容量 2 4 2.5 <5 6 多92mo/m',比耗降低10%. 3 1 4 2 <12 6 (2)尽管在用HSO,再生过程中尽可能加快 4 1 3 <5 e 流速，但仍不可避免地出现CaSO,沉淀且有一 5 1 4 2.5 <12 4 部分沉积在树脂表面，因而降低了树脂的工作 6 1 3 4 2 0 6 7 2 3 2 <12 6 交换容量，从而使周期制水量减少，相应的酸耗 8 2 4 2.5 e 增加，再生次数频繁，初期出水水质变差 9 2 2 <15 (3)但从经济效果来看，以再生1molH为 例，工业用盐酸(30%6)价格为800元t,按纯HC1 2 结果与讨论 算为0.0027元/g;工业用疏酸(98%)价格为680 元t,按纯HS0,算为0.00069元/g,即1gHC1的 2.1盐酸再生树脂试验 价格是HS04的3.91倍，且HS0,又为二元酸， HCI再生试验结果见表5 在实际条件下可解离出多一个H.因此，在比 根据上述再生工艺条件分析，如果只考虑 耗（假设为1.1）相等的条件下，用HC1再生1mol 工作交换容量高的各因素为再生条件，就会使 H需消耗40.15g,折合人民币0.108元，而用 酸耗偏高，增加制水成本，运行经济性差，且周 HS0,需53.9g,折合人民币仅0.037元，即用HC1 期制水量偏低；如果只考虑制水量高时的各因 再生一次所耗费用是用HS0,的2.92倍.如在 素为再生条件，就会出现酸耗增加，工作交换容 再生过程中能较好地控制再生液流速与酸含量 量低的缺点，并增加再生次数，相应地也会增加 的关系，抑制CaSO,沉淀的产生，那么HSO,再 制水成本，因此，根据上述试验结果，确定用盐 生则具有良好的技术经济效益. 酸再生树脂时的最佳工艺条件为：盐酸质量分 (4)此外，工业盐酸含量低（一般为30%左 数为4%；再生流速为1.25m/h;用酸量为排出酸 右)，相对用量大，且盐酸腐蚀性较强，配酸系统 量占进酸量的2%；正洗水耗为4L.在这一条件 对防腐蚀的要求高，系统复杂，尤其当使用不慎 运行时，周期制水量可达到889990L,工作交 时，有可能使水中C1浓度增加，引起不锈钢设 换容量达到20862431mol/m',酸耗降低至35.4 备产生局部腐蚀.以硫酸作再生剂时，由于硫酸 37.0g/mol.. 305 . 北 京 科 技 大 学 学 报 20 年1 第 期4 量高速硫酸再生 时 , 硫 酸根与高含量 的 C :+a 反 应 , 还未达到硫酸钙的溶度积 , 不会产生硫酸钙 沉淀 ; 当加大硫 酸含 量降低流速 时 , C +az 含量 已 大大降低 , 这些 C +az 与高含量的硫酸反应时 , 因 未达到硫酸钙的溶度积 而不会 产生 C as 众 沉淀 析出 , 即使形成 了沉淀 , 因其细颗粒可被再生液 带走 , 而不会滞 留在树脂层 中 . 因素水平见表 3 , 硫 酸再 生正交试验见表 .4 表 3 正 交试验因资水平 介b 】e 3 F a d o sr a n d 】e v e肠 Of o rt h og o 皿a l e I eP r i . e . t 第 I 步 第 n 步 用酸量 w 八冷 侧(m 一今 w 八冷 训(m . h一 ) % 正洗水耗 几 平水 1 1 4 3 2 0 4 2 1 3 4 2 . 5 < 5 6 3 2 4 4 2 < 12 8 表 4 正交 试脸裹 aT bl e 4 介加e of o rt b哪笋. al ex 衅ir . . t 第 I 步 第 n 步 用酸量 / w /% 诚 m · h 一 , ) w 八吩 诚m 一 今 % 正洗水耗几 验试 2勺1 2 l<o 2 . 5 9 2 4 4 2 2 结果与讨论 .2 1 盐酸再生树脂试验 H C I再生试验结果见表 .5 根据 上述再生工艺条件分 析 , 如果 只考虑 工作交换 容量高 的各 因素为再 生条件 , 就会使 酸耗偏 高 , 增加制水成本 , 运行经济性差 , 且周 期制水量偏 低; 如果 只考虑制水量 高时的各因 素为再生条件 , 就会 出现酸耗增加 , 工作交换容 量低 的缺点 , 并增加再生次数 , 相应 地也会增加 制水成本 . 因此 , 根据上述试验结果 , 确 定用盐 酸再生树脂时 的最佳工 艺条件为 : 盐酸 质量分 数 为 4% ; 再生流速为 1 . 25 m 爪 ;用酸量为排 出酸 量 占进酸量的 2% ; 正洗水耗为 4 L . 在这一条件 运行时 , 周期制水量 可达到 8 89 ~9 90 L , 工作交 换容量达到 2 08 6 ~ 2 4 31 mo F m 3 , 酸耗 降低至 35 . 4 一3 7 . o g/ in o l . .2 2 硫酸再生树脂试验 为避免再 生过 程 中生成 C as O 4 沉淀 , 且保 证周期制水量 和树脂的工作交换 容量较高 , 酸 耗尽可能 的低 . 确定用硫 酸再生树脂 时的最佳 工艺条件为第 I 步 : 硫酸质量分数 1% , 流速 3 耐 h . 第 n 步 : 硫酸质量 分数 3% , 流速 Z m h/ ; 用 酸 量为排出酸量 占进 酸量 的 2% 一 5% , 正洗水耗为 6 L . 在这一条件运行 时 , 周期 制水 量可达到 7 79 一8 7 5 L , 工作交换容量 为 2 0 0 6~2 2 6 2 m o F m 3 , 酸 耗 56 . -6 58 .2 g/ in o l . 硫 酸再生试验结果 见表 .6 .2 3 2 种酸再生效果比较 分别 以确定 的 H cl 与 瓦 S q 的最佳再生工 艺条件作 为失效树 脂的再生条件 , 运行 10 0 个 周期 后 , 以周期制水量 、 树脂工作交换容量 和酸 耗作为考察指标 , 比较用 H cl 和 凡5 .0 再生 的 效 果 . 试验结果见表 .7 从 表 5一表 7 可知 : l( ) 用 cH l 再生 D l l3 树脂 的平 均周期制水 量 (9 58 )L 比用 zH S .O 再生 的周期 制水 量 (8 5 )L 多 10 3 L , 高出 12 个百分点 , 平 均工作交换容量 多 92 mo 幼m 3 , 比耗降低 10 % . (2 )尽 管在用 玩5 0 ; 再生过 程 中尽可能加快 流速 , 但仍不可避免地 出现 C aS 众 沉淀且有一 部分沉积在树脂 表面 , 因而 降低 了树脂 的工作 交换 容量 , 从而使周期制水量减少 , 相应 的酸耗 增加 , 再生次数频繁 , 初期 出水 水质变差 . (3 ) 但从经济效 果来看 , 以 再生 1 m o +ln 为 例 , 工业 用盐酸 (3 0% )价格 为 8 0 元 t/ , 按纯 H C I 算 为 0 . 0 2 7 元 g/ ; 工业用硫 酸 (9 8% )价 格为 6 80 元 t/ , 按纯 瓦5 0 。 算为 .0 0 0 69 元 g/ , 即 19 H C I的 价格是 凡 S认 的 3 . 91 倍 , 且 H Z S O 4 又为二元 酸 , 在实际条件下 可解离 出多一个 +H . 因此 , 在 比 耗 (假设为 1 . 1) 相等的条件下 , 用 H C I再生 1 mo l +H 需消耗 40 . 1 5 9 , 折合人 民 币 0 . 10 8 元 , 而用 瓦5 0 4需 53 . 9 9 , 折合人民币仅 .0 0 37 元 , 即用 H C I 再生一次所耗 费用是用 瓦5 0 ; 的 .2 92 倍 . 如在 再生过程 中能较好地控制再生液流速与酸含量 的关系 , 抑 制 C as .O 沉淀 的产生 , 那么 凡 5 0 4 再 生则具有 良好 的技术经济效益 . (4) 此外 , 工业盐酸含量低 (一般 为 30 % 左 右 ) , 相对用量大 , 且盐酸腐蚀性较强 , 配酸系统 对 防腐蚀 的要求高 , 系统复杂 , 尤其当使用不慎 时 , 有可能使水 中 cl 一 浓度增加 , 引起不锈钢设 备产生局部腐蚀 . 以硫酸作再生剂时 , 由于硫酸