음형 수지 이온 교환기

1. 설비 소개

이온교환은 수처리기술에서 상용하는 일종이다. 이온교환기는 음양이온교환수지의 선택성 및 균형반응원리를 리용하여 물속의 전해질이온을 제거하는 수처리설비로서 수처리의 응용면에서 광범위하며 특히 고순수로 제조하는 설비이다.

이온교환은 이온교환수지를 통해 전해질용액에서 진행되며 물속의 각종 음양이온을 제거할수 있어 현재 고순수제조공정에서 대체할수 없는 수단이다.

이온 교환기는 양이온 교환기, 음이온 교환기 등으로 나뉜다.

원수가 이온교환기둥을 통과할 때 물속의 양이온과 물속의 음이온(HCO-플라즈마)은 교환기둥중의 양수지의 H+이온과 음수지의 OH-이온과 교환하여 탈염의 목적을 달성한다.양, 음 혼주의 다른 조합은 수질을 더욱 높은 요구에 도달시킬 수 있다.

2. 작업 원리

양이온교환후 산성을 띤 물이 OH형 음이온교환수지가 장착된 음이온교환기에 들어가 다음과 같은 반응을 일으킨다.

H2SO4 + 2ROH-→R2SO4 + 2H2O는

H2CO3 + 2ROH-→R2CO3 + 2H2O는

HCI + ROH - →RCI + H2O

H2SiO3 + ROH→RHSiO3 + H2O는

이로부터 알수 있는바 양-음이온교환처리를 거친후 물속의 각종 이온은 거의 제거되며 일반적으로 물속의 염함유량을 99% 이상 제거할수 있다.

3. 구조 약술

(1) 입수장치

교환기 상부에 물 공급 장치를 설치하여 물이 고르게 분포되도록 하다.

(2) 중간 배열 장치

중배기 장치는 양 (음) 수지와 압지층의 분계면에 설치되어 재생 시 산 (알칼리) 폐액을 배설하고 작은 반세수를 하는 데 사용되며, 형식은 DN500~600형 중배기는 이중 모관식이다: DN800~DN3200형은 지관 모관식이며, 관 위에 작은 구멍을 뚫고, 관 밖에는 플라스틱 창사 및 60개의 나일론망 각 1층을 덮는다.재료는 모두 1Cr18Ni9Ti입니다.

(3) 배수장치

DN1200 및 그 이하의 설비는 다공판 위에 보탑식 ABS형 여수모를 장착하고, DN1500 및 그 이상의 설비는 다공판 위에 여과모와 모래깔개 두 가지 형식이 있으며, 다공판재는 설비 규격에 따라 다르다. DN500~DN600형은 하드 폴리염화비닐로 제작하고, DN800~DN3200형은 강철 접착제를 사용한다.또 교환기 하부 배수모에서 나와 수지면 부위와 대반세척 팽창 높이에 각각 시경을 설치해 체내 작업 상황을 관찰한다.통체 상부에 수지 입력구를 설치하고, 통체 하부 근다공판 부위에 수지 하역구를 설치한다.수지의 수입과 하역은 모두 수력으로 수송할 수 있다.

4. 사용방법

(1) 수지처리

수지는 교환기에 넣기 전에 먼저 선별한 다음 8~10% 의 NaCI 용액에 20시간 담가 식염수를 방출하고 물이 노란색으로 나오지 않을 때까지 물로 수지를 씻어야 한다.또는 HCI 용액의 5%를 2~4시간 동안 담가 산액을 방출한 뒤 배수가 중성에 가까울 때까지 물로 수지를 씻는다.수지를 설비에 넣고 규정된 높이까지 수지를 설치한 후 한 차례 반세척을 한다.

(2) 실행

설비 내에는 반드시 일정한 높이의 물 받침층을 유지하여 물에 들어가 수지층의 압지층에 직접 충격을 주는 것을 방지해야 한다.운행에 들어가기 전에 반드시 양세척을 진행하여 입수밸브 (D1) 와 배기밸브를 열고, 물이 찼을 때 배기밸브를 닫고, 양세배수밸브 (D5) 를 열고, 수질이 합격될 때까지 다시 운행에 들어가야 한다. 즉 양세배수밸브 (D5) 를 닫고, 출수밸브 (D2) 를 열어야 한다.

(3) 재생성

출수 수질이 지표를 초과하거나 일정한 부피의 탈염수가 발생하면 이온교환기는 재생해야 하며 재생의 절차는 다음과 같다.

(a) 작은 반세척: 재생 전에 중간 배액관 위의 압지층에 대해 작은 반세척을 해야 한다. 운행 시 압지층과 중간 배액장치에 축적된 오물을 씻는다. 즉 작은 반세척 입수밸브 (D7) 와 반세척 배수밸브 (D4) 를 열어야 한다. 반세척 유속은 일반적으로 5~10m/시, 시간은 약 15분이다.소반세척이 끝나면 소반세척 입수밸브(D7) 및 반세척 배수밸브(D4)를 닫는다.

(b) 재생액: 재생액 밸브(D6) 및 중간 배액 밸브(D8)를 열면 재생액은 낮은 부분에서 들어오고 폐액은 중간 배출구에서 배출된다.재생 효과를 보장하기 위해서는 일정한 재생액 농도와 재생 유속을 조절해야 한다.

(c) 소정세척: 재생액에 들어가는 과정에 일부 페산(알칼리)이 압지층에 스며들어 정세척의 소모수량을 절약하고 정세척시간을 단축하기 위하여 정세척전에 소정세척의 방법으로 이 부분의 폐액을 씻어낸다.소정 세척 시 입수 밸브 (D1) 를 열고 중간 배액 밸브 (D8) 를 열면 물이 중간에서 배출되어 유속이 10~15m/h로 제어되며 시간은 약 5~10분이다.

(4) 세탁 중

소정세척이 끝난후 중간배액밸브 (D8) 를 페쇄하고 정세척배수밸브 (D5) 를 열고 정세척을 진행하며 류속은 운행류속과 같으며 출수수질이 요구에 부합되면 오염물질배출밸브 (D5) 를 페쇄하고 출수밸브 (D2) 를 열고 운행에 투입한다.

(5) 대반세

교환제의 압착, 오염 등은 정상적인 작업에 영향을 줄 수 있기 때문에 약간의 주기를 운행한 후 반드시 한 번의 대반세를 진행해야 한다. 대반세의 간격주기는 본 공장의 입수 탁도, 출수 품질, 운행 압차와 교환용량 등 상황에 따라 정할 수 있다. 일반적으로 10~20주기를 운행하여 한 번 진행하며, 대반세 후 교환제층이 흐트러져 정상적인 교환용량을 회복하기 위해 대반세 후 한 번 재생할 때 0.5배 증가한다.대반세척 시 대반세척 입수밸브(D3)를 열면 밸브가 작은 것에서 큰 것으로 들어간다.(D4) 반세탁.반세척 시간은 약 10~15분이다.

다섯.장치 사양

(1) 설계 압력: 0.59MPa 시험 압력: 0.88MPa

(2) 운행 유속: 고정 침대: 15~25m/h 부동 침대: 40~50m/h 음, 양 혼합 침대: 40~120m/h

(3) 작동온도: 5~50℃

(4) 출수 품질: 연화수 설비: 경도 ≤ 0.03ml/L 1급 순수 설비: 전도도 <10-3s/m

(5) 입수 탁도: ≤ 5mg/L