软化水设备离子交换树脂工作过程

软化水设备主要作用就是除去水中的Ca²⁺、Mg²⁺，使硬水变成软水，以防止锅炉结垢。当水源水的碱度较低时，低压锅炉的给水都可以采用钠离子交换处理。软水器一般由运行、反洗、吸盐、盐箱补水、正行等五个工位组成。

1.运行

水通过交换器中的离子交换树脂层，除去水中大部分或全部钙、镁离子的过程。其离子交换的反应过程如下：

当水流首先接触的上层交换剂失效后，继续进入的原水就与下一层交换剂进行离子交换，从而使工作层不断下移。整个交换剂层便分为三个区域，上部是失效的树脂层，在这一层中由于前期的运行，交换剂都已呈Ca²⁺、Mg²⁺型，失去了继续软化的能力，硬水通过这层时不再发生变化，故这一层称为失效层（也叫饱和层）；中间一层为交换层，也叫工作层，水通过这一层时，水中的Ca²⁺、Mg²⁺与交换剂中的Na⁺进行交换反应，因此在这层交换剂中既有Na型的，也有Ca、Mg型的；最下部的交换剂是尚未参加交换反应的，基本都是Na型。

随着交换剂的运行，失效层的区域不断增大，工作层不断下移，未交换区域随之减少。当工作层下移至接近交换剂层底部时，出水中将会因Ca²⁺、Mg²⁺穿透而出现硬度，因此为保证出水合格，应在底部保留一定的Na型未交换剂层，即当工作层到达交换剂层底部之前，就应再生交换剂，故最底层的未交换剂层被称为保护层。

影响工作层厚度的因素：

①、运行流速，水通过交换剂层的流速越快，工作层应越厚。

②、原水水质，出水质量标准一定时，原水中要除去离子浓度越大，工作层应越厚。

③、离子交换剂的颗粒越大，水流温度越低，交换反应的速度慢，工作层就应越厚。

2.再生过程

使失效离子交换树脂恢复交换能力的过程，包括但不限于反洗、再生、置换、正洗等步骤。

3.反洗

离子交换树脂失效后，用水由下向上清洗离子交换树脂层，使其膨胀而松动，同时清除树脂层上部的悬浮物和破碎树脂等杂质的步骤。

反洗的目的：一是通过反洗，使运行中压紧的树脂层松动，有利于树脂颗粒与再生液充分接触；二是清除运行时在树脂表层积累的悬浮物及破碎的树脂，使交换器的水流阻力不会越来越大。同时为保证反洗时完整的树脂不被冲走，需要在罐体顶部设置一定的反洗空间，反洗强度越大要求的反洗空间越大。设计时，顺流再生与逆流再生固定床离子交换器应有树脂高度的40%～50%的反洗膨胀高度。

4.再生

将一定浓度的再生液以一定的流速流过失效的离子交换树脂层，使离子交换树脂恢复其交换能力的步骤。根据再生液的流向不同，再生又分为顺流再生（再生液的方向与运行时的方向相同）和逆流再生（再生液的方向与运行时的方向相反）两种。本技术手册将再生称为吸盐。

再生剂的耗量：使交换剂恢复1mol的交换能力，所消耗再生剂的量（g），称为再生剂的耗量，用NaCl再生时，也称为盐耗。

5.置换

置换是再生的延续步骤。交换器停止进盐后，继续以再生时的液流流向和相近的流速注入水，使交换器内的再生液在进一步再生树脂的同时被排代出来。

再生液进完后，罐体上部及树脂内还有未参与再生的盐液，为充分利用这部分盐液，继续从喷射器进水进行清洗。一般清洗水量为0.5～1倍树脂体积。置换时，盐箱内的空气止回阀关闭，空气不得进入罐体。

6.盐箱补水

盐水吸完后，向盐箱中补充再生所需盐耗量的水。25℃下，1L水可溶解360g盐达到饱和（浓度为26.4%）。为使盐箱中的盐液达到饱和，应确保溶解时间大于6hr，且盐箱中有足够的固体盐。

7.正洗

置换过程结束后或者停备用交换器开始投运前，进水按运行时的流向清洗离子交换树脂层，洗去再生废液和需除去的离子，直至出水合格为止的步骤。一般正洗水量为3～6倍树脂体积。

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