[发明专利]一种软化/除盐水的离子交换预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用离子交换方法对需软化或者除盐的水进行预处理的方法。

背景技术

天然的水中含有溶解的电解质，以离子形式存在，如钙离子Ca²⁺、镁离子Mg²⁺、氯离子Cl^-、重碳酸根HCO₃^-等。

锅炉、换热器等热工设备，为了防止水中电解质在浓缩或者受热时沉淀，给传热造成不利影响或电解质腐蚀金属材料，给水、循环冷却水中通常要求完全或部分除去电解质，这个过程称为除盐或脱盐，相应地水称为除盐水；对要求不高的场合，只需将水中易于沉淀的钙镁离子（硬度）交换成不易沉淀钠离子，即软化。

获得除盐水常用的方法是离子交换法或者反渗透法。离子交换除盐的工艺通常是，先用H型阳离子交换树脂交换水中的阳离子，替换成H⁺离子，H⁺离子与水中的重碳酸根HCO₃^-或碳酸根CO₃^2-结合产生游离的CO₂，借CO₂在水中溶解度较低的原理，用鼓风机将CO₂吹脱，经CO₂吹脱的水再用中间水泵打入OH型阴离子交换树脂进行交换，阴离子交换树脂吸附水中的阴离子，释放出OH^-离子，并与H⁺离子结合成H₂O，从而达到除盐目的。之所以需吹脱水中的CO₂，是因为CO₂在水中水解最终会为阴离子交换树脂吸附，增加阴离子交换树脂的负荷。反渗透法则给水加压并流经反渗透膜，施加的压力大于该水质渗透压，在反渗透膜的另一侧获得纯水，渗透压与进水的含盐量成正比，含盐量越大，意味着更高的能耗，反渗透出水电导率一般还不能达到用水设备要求，故多在后续离子交换进一步除盐。反渗透膜不能阻挡气体分子，所以出水中CO₂含量较高，通常需除碳器除掉，否则会增加后续离子交换处理的负荷。水的软化一般也用离子交换的方法，含有钙镁离子的硬水经过Na型阳离子交换树脂，树脂将水中的钙镁离子替换成钠离子，使硬水变成软水。

离子交换树脂吸附一定量的离子后，就不再有交换功能了，即树脂“失效”，需进行“再生”恢复交换功能。对除盐水系统，阳离子交换树脂需用酸来再生；阴离子交换树脂用碱再生。因而酸碱消耗是离子交换除盐水系统的主要运行成本，含盐量越高，消耗的酸碱越高；对软水系统，离子交换树脂需用盐（NaCl）再生，硬度越大，消耗的盐也就越多；对反渗透系统，作为二级处理的离子交换系统需少量的酸碱再生，但反渗透膜不需再生，只需定期地将沉淀（浓缩后在膜上形成钙镁的碳酸盐沉淀）清洗，同时为了减少沉淀，需向进水中添加阻垢剂。

综上所述，如果能降低进水的含盐量或者硬度，无论对于离子交换法除盐还是反渗透除盐，或者钠离子交换软化水系统，都是有益的。

为了降低含盐量和硬度，传统上的做法是石灰软化法，即向水中加入石灰（Ca(OH)₂）,其中的OH^-与水中的重碳酸根HCO₃^-反应形成碳酸根CO₃^2-，最终形成碳酸钙沉淀，从而降低了硬度，含盐量也相应降低。中国专利94108062公开了一种石灰软化的工艺，沉淀的碳酸钙在过滤设备中过滤并重新煅烧形成石灰加以利用。

也有用弱碱性离子交换法进行处理的。中国专利申请201010574977公开了一种离子交换的除盐工艺，利用弱碱性阴离子交换树脂只交换强酸性阴离子的特性处理进水，在出水呈碱性的情况下使重碳酸根转换成碳酸根，最终形成碳酸钙沉淀，降低含盐量、硬度。

上述专利公开的工艺，基于石灰软化的方法，需溶解、搅拌等设备，设备庞大，系统复杂，去除的硬度受水中重碳酸根含量限制。弱碱性树脂预处理的除盐量受限于水中强酸性阴离子的含量，在强酸性阴离子含量较低的情况下，效果就比较差。

发明内容

本发明提供一种离子交换法预处理工艺，可解决除盐水、软化水系统进水预处理过程复杂、效果欠佳等缺点。

为达到上述目的，本发明提供了一种离子交换预处理方法，其步骤为：

1）需处理的水分二部分，一部分经强碱性阴离子交换树脂进行交换；

2）另一部分不作处理；

3）两部分混合；

4）对混合的水进行沉淀和过滤。