Phương pháp tái sinh nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed

Phương pháp tái sinh nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed đòi hỏi phải được thực hiện đúng quy trình, kỹ thuật. Quá trình tái sinh nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed bắt đầu từ việc tách các hạt cation – anion để thêm và dịch chuyển chất tái sinh sau đó trộn nhựa mixbed bằng nito hoặc không khí sạch rồi rửa sạch nhựa.

Quá trình này phức tạp hơn tái sinh các hạt nhựa trao đổi ion khác. Các bước tái sinh cần thực hiện cẩn thận để đảm bảo đạt được hiệu suất mong muốn của hệ thống đặc biệt ngay từ công đoạn tách các hạt cation và anion.

Nước dùng để tái sinh nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed

Có thể thực hiện rửa ngược với nước cấp vào thiết bị chứa nhựa trao đổi hỗn hợp (cột mixbed). Cụ thể dùng như sau:

• Cột mixbed dùng trong hệ thống khử khoáng đánh bóng lớp hỗn hợp: Nước dùng để tái sinh lấy từ hệ thống khử khoáng sơ cấp hoặc nước đã qua xử lý mixbed
• Cột mixbed dùng trong hệ thống đánh bóng lớp hỗn hợp ngưng tụ: Sử dụng chất ngưng tụ đã qua xử lý hoặc nước khử khoáng được tạo thành
• Cột mixbed khác: Lấy nước đã qua xử lý mixbed hoặc lấy nước đã khử khoáng từ bể chứa hoặc từ cột trao đổi ion cation và anion.

Về nhựa trao đổi ion mixbed

Khối lượng của các thành phần hạt nhựa mixbed riêng lẻ phải chính xác. Khối lượng của nhựa cation axit mạnh phải được điều chỉnh để giao diện tách biệt là 2 -5 cm bên dưới bộ thu chất tái sinh trung tâm ở dạng tái sinh.

Nhựa cation không được nhiễm xút, soda trong quá trình tái sinh

1. Nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed là gì
2. Các loại nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed

Các bước tái sinh nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed

Bao gồm:

• Tách bằng cách rửa ngược
• Ổn định nhựa để lắng xuống
• Thoát nước (tùy chọn)
• Thêm chất tái sinh, đồng thời hoặc tuần tự
• Dịch chuyển chất tái sinh
• Thoát nước đến mức nhựa
• Trộn với nito hoặc không khí
• Đổ nước đầy vào cột
• Xả lần cuối

Bước 1: Rửa ngược để tách nhựa anion khỏi nhựa cation

Rửa ngược lại lớp nhựa trao đổi ion hỗn hợp dẫn đến việc tách nhựa anion khỏi nhựa cation. Nhựa anion có mật độ thấp hơn đi lên trong dòng. Lưu lượng dòng chảy rửa ngược phải được điều chỉnh để có đủ độ giãn nở của lớp đệm sao cho hầu hết các lớp dưới cùng của lớp hỗn hợp được tầng sôi. Nếu không nhựa anion có thể cuốn theo lớp nhựa cation dưới cùng.

• Nhựa trao đổi anion là gì

Thông thường rửa ngược nhựa trao đổi ion hỗn hợp bắt đầu với tốc độ tương đối cao, tốc độ dòng chảy khoảng 15m/h hoặc 6 GPM/ft² để bắt đầu tầng sôi và sau đó giảm chảy để ngăn chặn nhựa anion thoát ra ngoài.

Thời gian rửa ngược nên được thực hiện trong ít nhất  20 -25 phút. Trường hợp nhiều chất rắn lơ lửng trong các lớp nhựa thời gian rửa ngược có thể được kéo dài đến 40 – 45 phút.

Xới tơi các lớp nhựa trong cột trao đổi ion hỗn hợp mixbed nên thực hiện:

• Ít nhất 60% đối với nhựa có kích thước hạt đồng nhất
• Ít nhất 75% đối với nhựa có phân phối Gaussian
• 100% cho các cột mixbed 3 thành phần

Bước 2: Ổn định nhựa để lắng xuống

Phải mất vài phút để các lớp nhựa ổn định sau khi tách. Sau khi tách, sự phân tách khi quan sát qua kính ngắm phải hoàn toàn sắc nét và nhiễm chéo có thể nhìn thấy (nhựa anion trong lớp cation và ngược lại) phải hoàn toàn không có hoặc không đáng kể

Bước 3: Thoát nước (tùy chọn)

Xả nước trong cột mixbed xuống khoảng 300mm trên bề mặt nhựa sẽ ngăn chất tái sinh xút bị pha loãng với nước trong cột. Bước này có thể không cần thiết đối với các thiết bị được trang bị bộ phân phối tụ quang cụ thể ngay trên mặt lớp nhựa.

Khi nước được rút hết, dung dịch tái sinh chảy từ đầu cột sẽ dội xuống các lớp nhựa

Bước 4: Thêm dung dịch tái sinh

1. Xút được bơm từ trên xuống, xút đã qua tái sinh được thu gom ở giữa.
2. Axit nên được bơm từ phía dưới (không phải từ bộ thu giữa) và cũng được thu gom ở bộ thu giữa.
3. Thời gian bơm nên kéo dài hơn 20 phút, lý tưởng là khoảng 30 phút.

Số lượng và nồng độ chất tái sinh

Để tái sinh nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed thường yêu cầu liều lượng tái sinh ở mức cao. Nồng độ thường là 4% đối với NaOH, 5% đối với axit. (khi không có canxi trong nước dùng để tái sinh không cần pha loãng H₂SO₄ để có nồng độ thấp hơn)

1. Quá trình tái sinh có thể đồng thời hoặc tuần tự
2. Bơm đồng thời

Khi bơm đồng thời axit và xút được bơm vào cùng một lúc. Thời gian để bơm và dịch chuyển chất tái sinh sinh phải được điều chỉnh sao cho tổng là giống nhau cho cả 2 chất tái sinh.

Ví dụ từ tái sinh cột mixbed của một nhà máy:

Phun axit 24 phút, chuyển axit 57 phút (tổng 81 phút)

Phun xút 33 phút, chuyển xút 48 phút (tổng 81 phút)

Nếu vì lý do nào đó không thể phun axit và xút vào cùng 1 lúc thì nên bắt đầu với xút. Trong quá trình bơm xút, một dòng nước đệm nhỏ nên được đưa vào ở dưới cùng của cột để ngăn chặn xút làm nhiễm bẩn lớp nhựa cation. Sauk hi kết thúc quá trình bơm xút và dịch chuyển, axit sẽ được bơm vào, sử dụng một dòng đệm nhỏ của nước từ đỉnh cột để ngăn axit khuếch tán vào nhựa anion.

Bước 5: Dịch chuyển chất tái sinh (rửa chậm)

Sau khi lượng chất tái sinh quy định đã được đưa vào, dòng chảy chất tái sinh bị dừng lại và chỉ có n ước pha loãng tiếp tục được bơm vào để thay thế chất tái sinh. Sự dịch chuyển bị dừng lại khi PH đạt đến mức trung tính (trong trường hợp tái sinh tuần tự). Hướng dẫn sơ bộ là sử dụng 3 thể tích cột nước để dịch chuyển (rửa chậm)

Bước 6: Thoát nước

Trước khi tiến hành trộn không khí, nước trong bình phải được xả hết xuống đến lớp nhựa. Nếu không thì không thể thu được hỗn hợp đồng nhất của nhựa, các thành phần có xu hướng tách lại trong khi lắng. Mực nước phải được thoát xuống dưới 50mm của lớp nhựa mixbed. Chính xác hơn nước còn trên bề mặt của lớp nhựa là 20 – 30 mm trên 1000 mm độ sâu của cột.

Bước 7: Trộn với nito hoặc không khí

Trộn nhựa trao đổi ion mixbed bằng nito hoặc không khí sạch. Đặc biệt lưu ý không khí phải hoàn toàn không chứa dầu (vết dầu có thể bắt nguồn từ máy nén khí).

Khuyến nghị chung:

• Áp suất không khí hoặc nito 50 kPa (0,5 bar; 7,5 psi) hoặc cao hơn (lên đến 80 kPa) đối với cột mixbed có độ sâu lớp nhựa lớn.
• Thời gian trộn khoảng 10 phút ( hoặc >5 ; < 15)
• Lưu lượng gió 60 – 80 Nm/h (1,0 – 1,3 Nm/phút ; 24 – 32 GPM/ft²) (≈ 140 m/h ở 50 kPa )

Bước 8: Bơm nước đầy cột

Cột được bơm đầy nước theo hướng từ trên xuống trước khi tráng lần cuối. Thời gian bơm đầy bình sẽ mất một vài phút. Để tránh xáo trộn lớp nhựa sau khi trộn, vài phút đầu tiên đổ đầy có thể được thực hiện với nước pha loãng với xút, sau đó là nước cấp tại dịch vụ lưu lượng dòng chảy

Bước 9: Rửa sạch cuối cùng

Quá trình súc rửa nhanh cuối cùng được thực hiện ở lưu lượng dịch vụ cho đến khi đạt yêu cầu đầu ra chất lượng nước thu được . Với việc tái sinh thành công nhựa chất lượng cao (không có nhiễm chéo) lần rửa cuối cùng nên tiêu thụ ít hơn 10 thể tích nước.

Trên đây là toàn bộ quy trình tái sinh nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed tại chỗ, tức là nhựa trao đổi ion mixbed được tái sinh trong chính cột mixbed. Để tái sinh bên ngoài, nhựa được chuyển từ cột mixbed sang thiết bị tái sinh chuyên dụng để rửa ngược và tái sinh. Khi tái sinh bên ngoài hệ thống mixbed, các bước tái sinh nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed về cơ bản là giống nhau ngoại trừ việc chuyển thêm các bước từ cột rửa ngược sang cột tái sinh anion và cột trộn.

Đối với hệ thống tái sinh bằng nước ngưng tụ tức là trước bước tách bằng cách rửa ngược. Các chất ngưng tụ thường chứa các chất rắn lơ lửng có nguồn gốc bị ăn mòn và xói mòn, hầu hết là các oxit sắt. Một số mảnh vụn này có thể được loại bỏ bằng cách xả nước xuống mức ngang bằng lớp nhựa sau đó sục không khí để đánh bật các chất rắn lơ lửng và mảnh nhựa có thể có. Quy trình làm sạch đặc biệt được gọi là ABRO.

Về công suất nước: Các thiết bị trao đổi ion hỗn hợp mixbed không được vận hành ở lưu lượng thấp. Vì vậy cần tốc độ dòng chảy tối thiểu là 15 thể tích tầng mỗi giờ (2GPM/ft³). Mức tối thiểu vận tốc tuyến tính khuyến nghị cho nhựa trao đổi ion hỗn hợp mixbed là 24m/h (≈ 10 GPM/ft²⁾

Bài viết liên quan

• Phương pháp tái sinh nhựa trao đổi ion cation
• Cách tái sinh nhựa anion