Nước cấp cho hệ thống trao đổi ion cần quan tâm đến những chỉ tiêu nào
Trao đổi ion được sử dụng ngày càng nhiều trong các ứng dụng xử lý nước. Chất lượng nước cấp có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả hoạt động của một hệ thống trao đổi ion. Do đó để một hệ thống trao đổi ion hoạt động tốt, cần thiết phải biết chính xác thành phần nước cấp cho hệ thống và chất lượng của chúng như thế nào. Bài viết này sẽ phân tích ảnh hưởng của một số chỉ tiêu nước cấp đến hệ thống trao đổi ion va cố gắng đưa ra giới hạn thực tế cho từng thông số.
Các chỉ tiêu sau cần được xem xét:
- Độ mặn
- Chất rắn lơ lửng và độ đục
- Nhiệt độ
- Độ PH
- Các chất hữu cơ trong nước
- Các tạp chất khác như: sắt, mangan, nhôm, dầu, polyelectrolytes …
Hạt nhựa trao đổi ion
Độ mặn
Đây là chỉ tiêu quan trọng nhất để ước tính hiệu suất của hệ thống trao đổi ion. Đây cũng là một trong những điều đầu tiên cần kiểm tra khi hiệu suất của hệ thống suy giảm. Bạn không thể dựa vào một phân tích đã được thực hiện cách đây vài tháng hoặc nhiều năm. Một số tác động của sự thay đổi độ mặn là:
| Loại thay đổi | Hiệu quả |
| Hàm lượng muối cao hơn | Thời gian hoạt động ngắn hơn, lưu lượng thấp, chất lượng nước đã xử lý thấp hơn |
| Hàm lượng muối thấp | Thời gian hoạt động lâu hơn, lưu lượng cao hơn |
| Thay đổi trong cân bằng ion ( ví dụ ít bicarbonate hơn clorua) | Thay đổi trong chất lượng nước sau xử lý. Khối lượng nhựa không cân bằng, các cột khử khí có ít hơn hoặc nhiều hơn lượng khí cacbonic để xử lý |
| Tỷ lệ cao hơn của silica trong tổng anion | Làm tăng silica rò rỉ và đòi hỏi phải thay đổi trong điều kiện tái sinh |
Nếu phân tích nước thay đổi theo mùa, cần đánh giá lại hoạt động của hệ thống và có thể điều chỉnh lại các điều kiện vận hành để phản ánh sự thay đổi theo màu.
Nếu không tự phân tích nước, bạn hãy đưa mẫu đến phòng thí nghiệm uy tín để kiểm tra. Nếu nước cấp là nguồn nước máy thành phố, có thể bạn sẽ nhận được phân tích chính xác từ các nhà máy cấp nước.
Khi đánh giá lại hiệu suất của nhà máy hoặc tối ưu hóa nó, bạn nên sử dụng phân tích có khả năng xảy ra cao nhất để tính toán cơ bản, sau đó chạy lại tính toán với các phân tích theo mùa để ước tính lưu lượng nước của nhà máy trong các điều kiện khác nhau.
Chúng tôi khuyên bạn nên cập nhật hiệu suất của hệ thống dựa trên điều kiện vận hành thực tế. Bạn nên thu thập các dữ liệu cần thiết:
- Phân tích nước
- Các loại và khối lượng nhựa trao đổi ion
- Phương pháp tái sinh (đồng dòng, ngược dòng hay các luống đóng gói)
- Số lượng và nồng độ chất tái sinh.
Các bài viết liên quan:
Giới hạn độ mặn cho hệ thống trao đổi ion
Trao đổi ion là công nghệ hoàn hảo cho nước có độ mặn thấp. Với nước có độ mặn cao, các chu kỳ trở nên rất ngắn, tiêu thụ chất tái sinh tăng lên và trong những trường hợp nghiêm trọng lượng nước cần thiết để tái sinh có thể vượt quá khối lượng nước cần xử lý. Độ mặn 20 meq/l (1000 ppm như CaCO3) là giới hạn cao.
Nước có độ mặn cao hơn được xử lý tốt nhất bằng RO. Không thể thực hiện khử khoáng bằng trao đổi ion với nước biển vì nhựa trao đổi ion sẽ cạn kiệt với thể tích dưới 3 tầng.
Chất rắn lơ lửng và độ đục
Lý tưởng nhất là nước cấp cho hệ thống trao đổi ion hoàn toàn trong và không có chất rắn lơ lửng. Muốn vậy cần có bộ lọc lắp trước hệ thống trao đổi ion. Lọc không đủ dẫn đến quá nhiều chất rắn lơ lửng có thể gây ra:
- Sự phân luồng của lớp nhựa, dẫn đến rò rỉ cao và chu kỳ hoạt động ngắn
- Giảm áp đôi khi dẫn đến giảm lưu lượng, và yêu cầu rửa ngược thường xuyên hơn.
Lượng chất rắn lơ lửng dược dung nạp thay đổi tùy theo công nghệ trao đổi ion và theo thời gian vận hành. Nếu nhựa trao đổi ion có thể dễ dàng rửa ngược và làm sạch thì có thể chấp nhận lượng chất rắn lơ lửng cao hơn
Cột trao đổi ion tái sinh đồng dòng chảy (tái sinh xuôi) có thể được rửa ngược trước mỗi lần tái sinh, chúng không nhạy cảm lắm với chất rắn lơ lửng nên chất rắn lơ lửng ở mức một vài ppm có thể chấp nhận được.
Trong mọi trường hợp nếu hệ thống có chu kỳ dài, chất rắn lơ lửng tích tụ có thể gây ra sự cố giảm áp ngay cả khi lượng chất rắn lơ lửng trong nước cấp tương đối thấp.
Các cột tái sinh dòng chảy ngược không được rửa ngược vào cuối mỗi chu kỳ và độ sụt áp phải được theo dõi chặt chẽ để xác định khi nào cần rửa ngược bằng nhựa.
Các cột kín nhạy cảm hơn với chất rắn lơ lửng vì chúng không thể được rửa ngược tại chỗ. Trường hợp này chất rắn lơ lửng phải ở mức dưới 1 ppm.
Trong Upcore,chất rắn lơ lửng bám trên bề mặt của lớp nhựa và một số bị rửa trôi ngược trong quá trình tái sinh
Trong Amperpack và lớp đệm nổi, chất rắn lơ lửng đi vào phần hơi sôi của lớp đệm và tích tụ ở đó. Một lượng lớn hơn được dung nạp vì nó di chuyển một phần lên trên, nhưng lượng này không thể được loại bỏ cho đến khi nhựa được đưa ra tháp rửa ngược.
Độ đục
Độ đục được đo bằng NTU. Không có mối quan hệ cố định giữa độ đục và chất rắn lơ lửng. Đối với hệ thống cột nổi không có tháp rửa ngược, độ đục tốt nhất nên thấp hơn 1NTU
Giới hạn chất rắn lơ lửng: Không có con số cụ thể, cách hợp lý nhất là tính tải lượng chất rắn trong một chu kỳ và biểu thị kết quả trên một mét vuông của bình (mặt cắt ngang). Dưới đây là một số gợi ý:
| Hệ thống | Tối đa tải mỗi chu kỳ |
| Đồng dòng | 6 kg / m 2 |
| Phân luồng | 6 kg / m 2 |
| Ngược dòng RFR | 2 kg / m 2 |
| Ngưng tụ | 2 kg / m 2 |
| Upcore TM & tương tự | 0,5 kg / m 2 |
| Amberpack TM & tương tự | 0,2 kg / m 2 |
| ADI TM , ADN TM | 0,1 kg / m 2 |
Nhiệt độ
Nhiệt độ của nước cấp (và của chất tái sinh) có thể ảnh hưởng đến hoạt động của cột trao đổi ion. Cụ thể như sau:
Ở nhiệt độ thấp, công suất hoạt động của tất cả các loại nhựa đều giảm
Có một ngoại lệ đối với quy tắc trên: Ở nhiệt độ cao, khả năng loại bỏ silica của nhựa trao đổi anion bazo mạnh (Hạt anion mạnh – SBA) giảm xuống và gần như bằng 0 nếu nhiệt độ vượt quá khoảng 600C.
Không nên vận hành hoặc tái sinh các loại nhựa SBA type II và nhựa acrylic SBA ở nhiệt độ cao hơn 350C. Nhiệt độ cao có thể dẫn đến các vấn đề về rửa và làm mất dung lượng bazo mạnh, điều này sẽ gây ra rò rỉ silica , cao hơn và thời gian chạy ngắn hơn.
Nhựa cation có thể hoạt động ở nhiệt độ cao, đôi khi vượt quá 1000C. Tuy nhiên sự hiện diện của oxy và các kim loại có thể gây ra quá trình oxy hóa nhựa chậm.
Độ PH
Nhựa trao đổi ion có thể chịu đựng bất kỳ giá trị PH nào từ 0 -14 mà không bị hư hại miễn là tránh được sự thay đổi nhanh chóng của PH hoặc nồng độ. Tuy nhiên trong quá trình sử dụng, nhựa chỉ hoạt động trong giới hạn PH. Nhựa cation không thể hoạt động ở PH rất thấp hoặc nhựa anion không thể hoạt động ở PH rất cao vì chúng sẽ được tái sinh vĩnh viễn và không thể trao đổi với các ion khác.
Tương tự như vậy, nhựa thường không được sử dụng trong các dung dịch quá đậm đặc.
Đây là lý do tại sao trong thực tế, bảng dưới đây chỉ nên tăng đến PH là 12 và xuống đến đến PH 2, tương ứng sẽ là 10 meq/l của NaOH hoặc axit
Giới hạn pH
| Loại nhựa | phạm vi pH |
| WAC | 6 đến 14 |
| SAC | 4 đến 14 |
| WBA | 0 đến 7 |
| SBA | 0 đến 9 |
| Phạm vi pH hoạt động | |
Chất hữu cơ
Chất hữu cơ trong nước có thể cản trở quá trình trao đổi ion. Tác động chính của chất hữu cơ là không thể đảo ngược sự bám bẩn của nhựa trao đổi anion. Một số vấn đề do chất hữu cơ gây ra là:
- Độ PH thấp <6 của nước được xử lý khi các axit hữu cơ đi qua
- Nước được xử lý có độ dẫn điện cao
- Tăng rò rỉ silica
- Tăng thời gian rửa và lượng nước thải lớn
- Thời gian chạy ngắn hơn
Tạp chất khác
Các tạp chất khác cũng có thể cản trở quá trình trao đổi ion. Dưới đây là một số chất thường gặp, cách xử lý và giới hạn của chúng trong nước cấp cho hệ thống trao đổi ion
| Gây ra | Phòng ngừa / Điều trị | Hạn mức |
| Sắt và mangan | ||
| · Giảm áp suất
· Chu kỳ ngắn (mất công suất) · Chất lượng kém (rò rỉ cao) |
· Quá trình oxy hóa và lọc
· Làm sạch nhựa bằng HCl |
Giới hạn cho Fe Làm mềm và loại bỏ nitrat: 1 mg / L Khử khoáng HCl: 15 mg / L Khử khoáng H 2 SO 4 : 0,5 mg / L Đánh bóng bằng chất ngưng tụ: 0,1 mg / L (lên đến 2 mg / L khi khởi động) |
| Nhôm | ||
| · Kết tủa Al (OH) 3 (ở pH trung tính) |
· Al tan trong axit hoặc kiềm | Giới hạn đối với nhôm Nhôm thường không hôi nhựa trừ khi nó chiếm một tỷ lệ lớn của tải trọng cation. |
| Bari | ||
| · Kết tủa BaSO 4 | · Chỉ tái sinh nhựa cation bằng HCl! | Giới hạn cho bari Khi Ba hơn 0,1% tổng số cation thì nên tránh dùng H 2 SO 4 . |
| Dầu | ||
| · Chu kỳ ngắn (mất công suất)
· Chất lượng kém (rò rỉ cao) |
· Kiểm tra máy bơm xem có rò rỉ dầu không
· Làm sạch nhựa bằng chất hoạt động bề mặt không ion |
Giới hạn dầu Hầu như không Tối đa 0,05 mg / L |
| Chất ôxy hóa, clo hoặc ôzôn | ||
| · Chu kỳ ngắn (mất công suất)
· Rò rỉ natri từ nhựa anion · Giảm áp suất khi nhựa “mềm” |
· Điều chỉnh (giảm) liều lượng
· Sử dụng than hoạt tính làm tiền xử lý · Lọc chất ôxy hóa dư bằng bisulphite |
Giới hạn cho chất oxy hóa |
| Polyelectrolytes | ||
| · Chu kỳ ngắn (mất công suất)
· Chất lượng kém (rò rỉ cao) |
· Điều chỉnh liều lượng
· Làm sạch nhựa bằng NaOH 4% |
Giới hạn cho polyelectrolytes Không có giới hạn đã biết. Khuyến cáo thận trọng. Nếu nghi ngờ, nhà cung cấp polyelectrolyte nên được yêu cầu về sự vô hại. |
