Wat is IX-harsregeneratie?
In de loop van een of meer servicecycli raakt een IX-hars uitgeput, wat betekent dat het niet langer ionenuitwisselingsreacties kan vergemakkelijken. Dit gebeurt wanneer verontreinigende ionen zich hebben gebonden aan bijna alle beschikbare actieve plaatsen op de harsmatrix. Simpel gezegd, regeneratie is een proces waarbij anionische of kationische functionele groepen worden hersteld in de gebruikte harsmatrix. Dit wordt bereikt door de toepassing van een chemische regeneratiemiddeloplossing, hoewel het exacte proces en de gebruikte regeneratiemiddelen afhankelijk zijn van verschillende procesfactoren.
Typen IX-regeneratieprocessen voor hars
IX-systemen hebben meestal de vorm van kolommen die een of meer soorten hars bevatten. Tijdens een servicecyclus wordt een stroom naar de IX-kolom geleid waar deze reageert met de hars. De regeneratiecyclus kan een van twee typen zijn, afhankelijk van het pad dat de regenererende oplossing volgt. Waaronder:
1）Co-flow regeneratie (CFR). Bij CFR volgt de regenererende oplossing hetzelfde pad als de te behandelen oplossing, die zich gewoonlijk van boven naar beneden in een IX-kolom bevindt. CFR wordt meestal niet gebruikt wanneer grote stromen behandeling vereisen of wanneer een hogere kwaliteit nodig is, voor sterk zure kationen (SAC) en sterk basische anionen (SBA) harsbedden, aangezien overmatige hoeveelheden regenererende oplossing nodig zouden zijn om de hars uniform te regenereren. Zonder volledige regeneratie kan de hars bij de volgende onderhoudsbeurt verontreinigende ionen in de behandelde stroom lekken.
2）Regeneratie van omgekeerde stroomn (RFR). Ook bekend als tegenstroomregeneratie, omvat RFR injectie van de regenererende oplossing in de tegenovergestelde richting van de servicestroom. Dit kan een upflow-laad-/downflow-regeneratie of een downflow-laad-/upflow-regeneratiecyclus betekenen. In beide gevallen komt de regenererende oplossing eerst in contact met de minder uitgeputte harslagen, waardoor het regeneratieproces efficiënter wordt. Als gevolg hiervan vereist RFR minder regenererende oplossing en resulteert in minder lekkage van verontreinigingen, hoewel het belangrijk is op te merken dat RFR alleen effectief werkt als de harslagen tijdens de regeneratie op hun plaats blijven. Daarom mag RFR alleen worden gebruikt met IX-kolommen met gepakt bed, of als een soort retentieapparaat wordt gebruikt om te voorkomen dat de hars in de kolom beweegt.
Stappen betrokken bij IX-harsregeneratie
De basisstappen in een regeneratiecyclus bestaan uit de volgende:
terugspoeling. Terugspoelen wordt alleen in CFR uitgevoerd en omvat het spoelen van de hars om gesuspendeerde vaste stoffen te verwijderen en samengeperste harskorrels opnieuw te verdelen. Het roeren van de kralen helpt bij het verwijderen van eventuele fijne deeltjes en afzettingen van het harsoppervlak.
Regeneratieve injectie. De regeneratiemiddeloplossing wordt met een lage stroomsnelheid in de IX-kolom geïnjecteerd om voldoende contacttijd met de hars mogelijk te maken. Het regeneratieproces is complexer voor eenheden met gemengd bed die zowel anion- als kationharsen bevatten. Bij polijsten met gemengd bed IX worden de harsen bijvoorbeeld eerst gescheiden, vervolgens wordt een bijtend regeneratiemiddel aangebracht, gevolgd door een zuur regeneratiemiddel.
Regeneratieve verplaatsing. Het regeneratiemiddel wordt geleidelijk weggespoeld door de langzame introductie van verdunningswater, typisch met dezelfde stroomsnelheid als de regeneratiemiddeloplossing. Voor mengbedeenheden vindt verdringing plaats na het aanbrengen van elk van de regeneratiemiddeloplossingen, en de harsen worden vervolgens gemengd met perslucht of stikstof. De stroomsnelheid van deze fase van "langzame spoeling" moet zorgvuldig worden beheerd om schade aan de harsparels te voorkomen.
Afspoelen. Ten slotte wordt de hars gespoeld met water met hetzelfde debiet als de servicecyclus. De spoelcyclus moet worden voortgezet totdat een doelniveau van de waterkwaliteit is bereikt.
Welke materialen worden gebruikt voor IX-harsregeneratie?
Elk harstype vereist een beperkt aantal potentiële chemische regeneranten. Hier hebben we algemene regenererende oplossingen per harstype geschetst en alternatieven samengevat waar van toepassing.
Sterk zure kationen (SAC) regeneranten
SAC-harsen kunnen alleen worden geregenereerd met sterke zuren. Natriumchloride (NaCl) is het meest gebruikte regeneratiemiddel voor onthardingstoepassingen, omdat het relatief goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar is. Kaliumchloride (KCl) is een veelgebruikt alternatief voor NaCl wanneer natrium ongewenst is in een behandelde oplossing, terwijl ammoniumchloride (NH4Cl) vaak wordt gebruikt in de plaats van warme condensaatonthardingstoepassingen.
Demineralisatie is een proces in twee stappen, waarvan de eerste de verwijdering van kationen omvat met behulp van een SAC-hars. Zoutzuur (HCl) is het meest efficiënte en meest gebruikte regeneratiemiddel voor dekationisatietoepassingen. Zwavelzuur (H2SO4), hoewel een betaalbaarder en minder gevaarlijk alternatief voor HCl, heeft een lagere werkingscapaciteit en kan leiden tot calciumsulfaatprecipitatie als het in een te hoge concentratie wordt toegepast.
Zwakke kationen (WAC) regeneranten
HCl is het veiligste, meest effectieve regenereermiddel voor dealkalisatietoepassingen. H2SO4 kan worden gebruikt als alternatief voor HCl, hoewel het in een lage concentratie moet worden gehouden om precipitatie van calciumsulfaat te voorkomen. Andere alternatieven zijn zwakke zuren, zoals azijnzuur (CH3COOH) of citroenzuur, die soms ook worden gebruikt om WAC-harsen te regenereren.
Strong Base Anion (SBA) regeneranten
SBA-harsen kunnen alleen worden geregenereerd met sterke basen. Natronloog (NaOH) wordt bijna altijd gebruikt als SBA-regeneratiemiddel voor demineralisatie. Bijtende potas kan ook worden gebruikt, hoewel het duur is.
Weak Base Anion (WBA) harsen
NaOH wordt bijna altijd gebruikt voor WBA-regeneratie, hoewel zwakkere alkaliën ook kunnen worden gebruikt, zoals ammoniak (NH3), natriumcarbonaat (Na2CO3) of kalksuspensies.
Posttijd: 16 juni-2021