Was ist die IX-Harzregeneration?
Im Laufe eines oder mehrerer Betriebszyklen ist ein IX-Harz erschöpft, was bedeutet, dass es keine Ionenaustauschreaktionen mehr ermöglichen kann. Dies geschieht, wenn sich verunreinigende Ionen an fast alle verfügbaren aktiven Stellen auf der Harzmatrix gebunden haben. Einfach ausgedrückt ist die Regeneration ein Prozess, bei dem anionische oder kationische funktionelle Gruppen in der verbrauchten Harzmatrix wiederhergestellt werden. Dies wird durch die Anwendung einer chemischen Regeneriermittellösung erreicht, obwohl das genaue Verfahren und die verwendeten Regeneriermittel von mehreren Verfahrensfaktoren abhängen.
Arten von IX-Harzregenerationsprozessen
IX-Systeme haben typischerweise die Form von Säulen, die eine oder mehrere Harzsorten enthalten. Während eines Servicezyklus wird ein Strom in die IX-Kolonne geleitet, wo er mit dem Harz reagiert. Der Regenerationszyklus kann je nach dem Weg, den die Regenerationslösung nimmt, einer von zwei Typen sein. Diese schließen ein:
1）Gleichstromregeneration (CFR). Beim CFR folgt die Regeneriermittellösung dem gleichen Weg wie die zu behandelnde Lösung, die normalerweise in einer IX-Säule von oben nach unten verläuft. CFR wird normalerweise nicht verwendet, wenn große Ströme eine Behandlung erfordern oder eine höhere Qualität erforderlich ist, für stark saure Kationen (SAC) und stark basische Anionen (SBA) Harzbetten, da übermäßige Mengen an Regenerierlösung erforderlich wären, um das Harz gleichmäßig zu regenerieren. Ohne vollständige Regenerierung kann das Harz beim nächsten Wartungslauf verunreinigende Ionen in den behandelten Strom abgeben.
2）Gegenstrom-Regenerationn (RFR). Auch als Gegenstromregeneration bekannt, beinhaltet RFR die Injektion der Regenerierlösung in die entgegengesetzte Richtung des Betriebsflusses. Dies kann einen Aufwärtsstrom-Laden/Abwärtsstrom-Regeneration oder einen Abwärtsstrom-Laden/Aufwärtsstrom-Regenerationszyklus bedeuten. In jedem Fall kontaktiert die Regenerierlösung zuerst die weniger erschöpften Harzschichten, wodurch der Regenerierungsprozess effizienter wird. Als Ergebnis erfordert RFR weniger Regeneriermittellösung und führt zu weniger Kontaminationsleckagen, obwohl es wichtig zu beachten ist, dass RFR nur dann effektiv funktioniert, wenn die Harzschichten während der Regenerierung an Ort und Stelle bleiben. Daher sollte RFR nur mit Festbett-IX-Säulen verwendet werden oder wenn eine Art von Rückhaltevorrichtung verwendet wird, um zu verhindern, dass sich das Harz innerhalb der Säule bewegt.
Schritte bei der IX-Harzregeneration
Die grundlegenden Schritte in einem Regenerationszyklus bestehen aus den folgenden:
Rückspülung. Das Rückspülen wird nur in CFR durchgeführt und beinhaltet das Spülen des Harzes, um suspendierte Feststoffe zu entfernen und verdichtete Harzkügelchen neu zu verteilen. Das Rühren der Perlen trägt dazu bei, alle feinen Partikel und Ablagerungen von der Harzoberfläche zu entfernen.
Regenerierende Injektion. Die Regenerierlösung wird mit einer geringen Flussrate in die IX-Säule injiziert, um eine angemessene Kontaktzeit mit dem Harz zu ermöglichen. Bei Mischbettanlagen, die sowohl Anionen- als auch Kationenharze enthalten, ist der Regenerationsprozess komplexer. Beim Mischbett-IX-Polieren beispielsweise werden die Harze zuerst getrennt, dann wird ein ätzendes Regenerierungsmittel aufgetragen, gefolgt von einem sauren Regenerierungsmittel.
Regenerierende Verdrängung. Das Regeneriermittel wird durch langsames Einführen von Verdünnungswasser allmählich ausgespült, typischerweise mit der gleichen Fließgeschwindigkeit wie die Regeneriermittellösung. Bei Mischbettanlagen erfolgt die Verdrängung nach dem Auftragen jeder der Regeneriermittellösungen und anschließend werden die Harze mit Druckluft oder Stickstoff vermischt. Die Flussrate dieser „langsamen Spülung“ muss sorgfältig gesteuert werden, um eine Beschädigung der Harzkügelchen zu vermeiden.
Spülen. Zuletzt wird das Harz mit Wasser mit der gleichen Durchflussmenge wie im Servicezyklus gespült. Der Spülzyklus sollte fortgesetzt werden, bis eine Zielwasserqualität erreicht ist.
Welche Materialien werden für die IX-Harzregeneration verwendet?
Jeder Harztyp erfordert einen engen Satz potenzieller chemischer Regeneriermittel. Hier haben wir gängige Regeneriermittellösungen nach Harztyp skizziert und gegebenenfalls Alternativen zusammengefasst.
Regenerierungsmittel für starke Säurekationen (SAC)
SAC-Harze können nur mit starken Säuren regeneriert werden. Natriumchlorid (NaCl) ist das gebräuchlichste Regeneriermittel für Weichmacheranwendungen, da es relativ billig und leicht verfügbar ist. Kaliumchlorid (KCl) ist eine gängige Alternative zu NaCl, wenn Natrium in der behandelten Lösung unerwünscht ist, während Ammoniumchlorid (NH4Cl) häufig für Anwendungen zur Enthärtung von heißem Kondensat ersetzt wird.
Die Demineralisierung ist ein zweistufiger Prozess, von dem der erste die Entfernung von Kationen mit einem SAC-Harz umfasst. Salzsäure (HCl) ist das effizienteste und am weitesten verbreitete Regenerierungsmittel für Dekationisierungsanwendungen. Schwefelsäure (H2SO4) ist zwar eine kostengünstigere und weniger gefährliche Alternative zu HCl, hat jedoch eine geringere Betriebskapazität und kann bei zu hoher Konzentration zur Ausfällung von Calciumsulfat führen.
Regenerierungsmittel für schwache Säurekationen (WAC)
HCl ist das sicherste und effektivste Regenerierungsmittel für Dekalisierungsanwendungen. H2SO4 kann als Alternative zu HCl verwendet werden, muss jedoch in niedriger Konzentration gehalten werden, um eine Ausfällung von Calciumsulfat zu vermeiden. Andere Alternativen sind schwache Säuren wie Essigsäure (CH3COOH) oder Zitronensäure, die manchmal auch zur Regenerierung von WAC-Harzen verwendet werden.
Stark basische Anionen (SBA) Regeneriermittel
SBA-Harze können nur mit starken Basen regeneriert werden. Natronlauge (NaOH) wird fast immer als SBA-Regeneriermittel zur Demineralisierung verwendet. Ätzkali kann auch verwendet werden, obwohl es teuer ist.
WBA-Harze (Weak Base Anion)
NaOH wird fast immer für die WBA-Regeneration verwendet, obwohl auch schwächere Alkalien wie Ammoniak (NH3), Natriumcarbonat (Na2CO3) oder Kalksuspensionen verwendet werden können.
Postzeit: 16.06.2021