鍋爐結(jié)垢的主要原因是由于鍋爐給水中存在Ca2+、Mg2+,鈉離子交換的目的就是除去水中的Ca2+、Mg2+,使硬水變成軟水,以防止鍋爐結(jié)垢。當(dāng)原水的堿度較低時,工業(yè)鍋爐的給水可采用鈉離子交換軟化法處理。
固定床鈉離子交換軟化過程
固定床是動態(tài)離子交換的一種形式,它是指運行中離子交換劑層固定在一個交換器中,再生時一般也在交換器內(nèi)進行。
鈉離子交換軟化的原理
固定床運行時,當(dāng)水流從上至下通過交換劑層時,水中的Ca2+、Mg2+與交換劑中的Na+進行交換反應(yīng)。其過程如下:
碳酸鹽硬度軟化過程:
Ca(HCO3)2 + NaR à CaR2 + NaHCO3
Mg(HCO3)2 + NaR à MgR2 + NaHCO3
非碳酸鹽硬度軟化過程:
CaSO4 + NaR à CaR2 + Na2SO4
CaCl2 + NaR à CaR2 + NaCl
MgSO4 + NaR à MgR2 + Na2SO4
MgCl2 + NaR à MgR2 + NaCl
從以上反應(yīng)式可以分析出,經(jīng)鈉離子交換的軟化水有如下特點:
經(jīng)鈉離子交換樹脂軟化后的水,其殘余硬度可以降低至0.03mmol/L以下,甚至可以完全消除硬度。
經(jīng)鈉離子交換樹脂軟化后的水,由于碳酸鹽硬度等量的轉(zhuǎn)變成了重碳酸鈉,并不能使硬水的堿度降低,所以堿度保持不變。
經(jīng)鈉離子交換樹脂軟化后的水,由于原水中的陰離子,即水中的氯離子、硫酸根、重碳酸根和硅酸根等并不改變,如果水中的其他重金屬陽離子忽略不計時,只是鈣、鎂鹽類等量地轉(zhuǎn)變成了不能生成水垢的鈉鹽,當(dāng)1mmol/L的(1/2Ca2+)鈣硬度被1mmol/L的鈉離子所交換時,則水中可增加鹽量達2.96mg/L[即23.00(Na+的摩爾質(zhì)量)-20.04(1/2Ca2+)的摩爾質(zhì)量)]。而1mmol/L的(1/2Mg2+)鎂硬度被1mmol/L的鈉離子所交換時,則水中可增加鹽量達10.84mg/L[即23.00(Na+的摩爾質(zhì)量)-12.16(1/2 Mg 2+)的摩爾質(zhì)量)]。因此,軟化后的水質(zhì),其含鹽量要比原水高。
軟化樹脂:
鈉離子交換劑(軟化專用鹽):