固定床离子交换除盐系统的应用探究

杨魁

（辽宁红沿河核电有限公司，辽宁 大连 116000）

现代科学技术的日新月异，各种高新技术的不断涌现，有力地推动了我国固定床离子交换除盐系统的迅猛发展。然而，在固定床离子交换除盐系统的实际运行过程中，也出现了不少问题，这就需要积极探索有针对性的解决措施，使固定床离子交换除盐系统可以更好地运行。

1 固定床离子交换除盐系统在应用过程中出现的问题

1．1 再生消耗增加的问题

在一级除盐系统中，由于阴阳离子交换器很容易受到各种因素的影响，导致阴阳离子交换器经常会出现再生次数增加的问题，这就会造成阴阳离子交换器的运转周期大幅降低。所以，在实际的应用中，想要使除盐水可以被更加合理的应用，就需要不断对使用方案进行改进，从而会造成阴阳离子交换器再生时使用再生液的数量不断发生改变，这就极大地增加了再生自耗水量。并且，还会大量消耗一级除盐系统的再生液，这些都会造成使用成本的增加。

1．2 制水周期的问题

一级除盐系统是固定床离子交换除盐系统之中的重要组成部分，由于这个系统的工作模式就是为母管制水，这就导致相关工作人员需要依靠阴阳离子交换器，才可以对其准确判断。然而，一旦阴阳离子交换器出现失效的问题，就会导致一级除盐系统出现分别再生的情况。而且，相关工作人员需要利用监控系统对设备出水的钠离子含量、析出水的二氧化硅含量以及阴离子交换器出水在线电导率进行监测。所以，通常情况下工作人员会结合自身的工作经验以及系统的原始设计数据，对其状态进行判断。通常情况下，阴阳离子交换器的制水周期在20h的情况下，那么阴阳离子交换器批量制水量就会达到2100m3。但是，在固定床离子交换除盐系统运行的早期，一级除盐系统中的全部阴阳离子交换器都能够符合相关标准。然而，通过观察近些年来我国企业在使用固定床离子交换除盐系统的过程中，往往会出现各种问题，造成制水周期不符合相关标准。

2 导致固定床离子交换除盐系统在应用过程中出现问题的原因

2．1 再生液温度

离子交换器的运行周期与再生效果有着十分紧密的联系。这是因为如要使再生时离子扩散速度增加，可以通过提升再生液的温度来进行，这十分有利于再生环节的运行。并且，通过对氢氧化钠溶液进行预热处理，可以使再生阴离子交换树脂，从而可以有效提升硅酸性阴树脂的使用效果。由于在对氯化氢溶液预热时，需要使其处于一定的温度才可以进行再生阳离子交换树脂的过程，以获取树脂中的铁以及氧化物。

2．2 无顶压操作

为了使固定床离子交换除盐系统的逆流再生效果得到保证，并为了避免在置换以及再生的过程中离子交换树脂发生乱层现象，通常会在再生环节中使用气顶压措施，这样就可以防止离子交换器在再生的过程中出现乱层现象。但是，由于固定床离子交换除盐系统受到很多客观因素的影响，通常情况没有使用气顶压设施。同时，往往系统操作人员会使用手动再生的模式，这就导致再生液的浓度以及时间会因为操作人员操作方式的差别出现极大的差异，导致离子交换器的再生作用效果受到极大影响。

2．3 原水温度

通过实践应用的结果我们发现，在冬天使用固定床离子交换除盐系统时，因为气温过于寒冷的原因，就会减慢一级除盐系统阴阳离子交换器的周期，之所以会出现这种问题，是由于固定床离子交换除盐系统不仅有离子交换除盐的模式，而且在离子交换时，会造成树脂颗粒和水溶液直接接触，随之导致阴阳离子出现扩散的问题。而相关工作人员在这种情况下，往往需要通过提升原水温度的方式，使液膜与孔道的扩散速度得到提升。而由于原水温度提升，就会使离子的交换反应速度变快，这就会导致离子交换反应发生质出现极大的变化。并且，在固定床离子交换除盐系统中，因为除盐系统所使用的原水是生产水，然而在低温的环境中，生产水无法很好的进行离子交换反应。

3 优化固定床离子交换除盐系统的具体措施

3．1 应对各种问题的具体措施

（1）提升阴离子交换器再生液温度。由于阴离子交换器需要使用浓度在30%的氢氧化钠溶液与除盐水进行稀释后，才会产生化学作用。所以，想要提升阴离子交换器的再生效果，就可以对碱储槽以及碱管线进行改造，在其中增加低压蒸汽伴热管线，这样就可以利用低压蒸汽使氢氧化钠溶液的温度大幅提升，不仅能够有效增加洗脱率，还可以有效的防止氢氧化钠溶液在低温的情况下出现结晶的问题，这样就可以充分保证阴离子交换树脂的效果。

（2）提升顶压操作。企业在使用固定床离子交换除盐系统的过程中，需要对阴离子交换器设置进行调整，这是因为传统阴离子交换器虽然有气动阀，然而气动阀却只有2个开关，这就对调整顶压的进气量带来了很大的影响，一旦空气管网压力出现任何波动，都会极大影响顶压压力的稳定，致使相关设备无法正常工作。这就可以通过对其进行调整，使将手动阀门放到原有气动阀之前，这样离子交换器在再生的过程中，就能够很好的对空气压力以及空气量进行合理的调整，使顶压可以一直处于正常的工作状态。

（3）提升原水温度。在固定床离子交换除盐系统中可以将冷凝液换热器添加到系统之中，能够将其作为在阳离子交换器产生作用之前，除盐系统与原水进行回收的设备。并且，在冷凝液的换热环节中，可以有效的提升原水的温度。通过实验我们发现，在室外温度处于0℃的情况下，对原水进行换热之后，保证原水的水温可以超过20℃，这样的原水温度十分适合离子的交换反应。

3．2 离子交换器再生操作的优化措施

（1）再生智能监控系统。在应用固定床离子交换除盐系统的过程中，将再生智能监控系统放入其中，能够对再生液的浓度与流速进行全面的监控，一旦出现任何问题，都可以通过系统优化再生液，这样就可以有效避免出现分层现象，还使得再生液的浓度梯度也得到很好的保证，使单一的再生模式得以改善，可以有效防止发生二次污染问题。同时，还可以合理的分配利用再生液的量，有效避免初选浪费的问题。尤其是在操作再生离子交换器时，相关工作人员可以利用智能再生操作平台开展相关工作，对系统的每一次再生都能准确、及时的进行监测，将再生液的浓度数据全面的显示出来，从而可以不断对其进行调整，使其保持在正常的范围之内，不仅可以大幅优化再生效果，还可以使再生浓度可以产生梯度分布的现象。并且，为了可以防止出现再生消耗过大的情况，相关工作人员可以根据其实际情况，及时的添加树脂，还可以定期复苏离子交换树脂，切实的增强再生条件，这样就可以有效的增强离子交换树脂的再生度，提升固定床离子交换除盐系统的使用效率。

（2）自动再生操作。维护人员在清理离子交换器附属的气动阀时，需要首先对阻止自动程序运行的阀门进行维修，保证其可以处于正常的工作状态，还要充分利用再生智能监控系统，使离子交换器自动再生程序能够获得进一步的优化，从而使其反洗时间、放水时间以及置换时间都可以得到很好的改善。需要注意的是，要将阴离子交换器再生时的大反洗及时地转变为小反洗操作，还要积极添加顶压操作，这样就可以很好地改善系统排水以及置换的时间。

4 结语

总而言之，在固定床离子交换除盐系统之中，离子交换树脂将必然会出现老化或者污染的问题，这就会导致树脂的性能受到极大的影响，导致离子交换器的制水周期大幅降低，引发再生消耗过大的问题，还会造成出水的水质大幅降低等各种问题。这就需要相关工作人员不仅要定期复苏离子交换树脂，还要对缺失严重的区域及时增补新树脂，从而使离子交换树脂的再生度可以处于一种合适的区间范围之内，以此可以充分保证离子交换器的再生效果不受到任何影响。