Na czym polega regeneracja żywicy jonowymiennej

Po pierwsze, konwencjonalny zabieg regeneracyjny
Po pewnym czasie użytkowania żywicy jonowymiennej zaadsorbowane zanieczyszczenia zbliżają się do stanu nasyconego i konieczne jest przeprowadzenie zabiegu regeneracyjnego, a jony i inne zanieczyszczenia zaadsorbowane przez żywicę są eluowane środkami chemicznymi w celu przywrócenia oryginalny skład i właściwości. W praktyce, w celu obniżenia kosztów regeneracji, konieczne jest odpowiednie kontrolowanie ilości środka regeneracyjnego, tak aby wydajność żywicy mogła zostać przywrócona do najbardziej ekonomicznego i rozsądnego poziomu regeneracji, zwykle jest to stopień kontroli odzysku wydajność wynosi od 70 do 80%. Jeśli ma zostać osiągnięty wyższy poziom regeneracji, dawka regeneracyjna zostanie znacznie zwiększona, a stopień wykorzystania regeneratora zmniejszy się.
Regenerację żywicy należy kierować się jej rodzajem, charakterystyką, a także ekonomiką eksploatacji, doborem odpowiednich środków regeneracyjnych i warunkami pracy.
Właściwości regeneracyjne żywicy są ściśle związane z jej rodzajem i strukturą. Regeneracja mocnych żywic kwasowych i mocnych zasad jest trudna, a dawka regeneracyjna jest znacznie większa niż wartość teoretyczna. Łatwiej jest zregenerować żywicę słaby kwas lub słabo zasadową, a dawka regeneracyjna jest tylko nieznacznie większa od wartości teoretycznej. Dodatkowo żywica o dużej porowatości i niskim stopniu usieciowania jest łatwa w regeneracji, natomiast żywica o charakterze żelowym i wysokim stopniu usieciowania charakteryzuje się dłuższym czasem reakcji regeneracyjnej.
Rodzaj regeneratora należy dobrać odpowiednio do rodzaju jonów żywicy oraz odpowiednio dobrać niższą cenę kwasów, zasad czy soli. Przykładowo, silnie kwasową żywicę dodatnią typu sodowego można regenerować 10% roztworem NaCl, a ilość leku jest dwukrotnie większa od zdolności wymiany (117g/l żywicy z NaCl); Żywicę silnie kwasową typu wodorowego regeneruje się mocnym kwasem i należy zapobiegać reakcji wapnia zaadsorbowanego przez żywicę z kwasem siarkowym w celu wytrącenia się osadu siarczanu wapnia. W tym celu zaleca się najpierw przepuścić 1-2% regeneracji rozcieńczonego kwasu siarkowego.
Mocno alkaliczna żywica chlorowa jest regenerowana głównie roztworem NaCl, ale dodanie niewielkiej ilości zasady pomaga rozpuścić i wypłukać pigmenty i materię organiczną zaadsorbowaną przez żywicę. Dlatego do regeneracji zwykle stosuje się alkaliczny roztwór soli zawierający 10% NaCl + 0,2% NaOH. Konwencjonalna dawka to 150-200g NaCl na litr żywicy i 3-4g NaOH. Silnie alkaliczna żywica ujemna typu OH regenerowana jest 4% roztworem NaOH.
Reakcja chemiczna regeneracji żywicy jest reakcją odwrotną do pierwotnej adsorpcji wymiennej żywicy. Zgodnie z zasadą równowagi reakcji chemicznej, zwiększenie stężenia substancji w reakcji chemicznej może sprzyjać reakcji w drugą stronę, zatem zwiększenie stężenia regenerowanej cieczy może przyspieszyć reakcję regeneracji i osiągnąć wyższy poziom regeneracji.
Aby przyspieszyć reakcję chemiczną regeneracji, ciecz regeneracyjna jest zwykle najpierw podgrzewana do temperatury 70 ~ 80 stopni C. Jego natężenie przepływu przez żywicę wynosi na ogół 1 ~ 2 BV/h. Można go również zastosować najpierw metodą szybką, a następnie powolną, aby w pełni wykorzystać skuteczność środka regenerującego. Czas regeneracji wynosi około godziny. Następnie przemyć żywicę miękką wodą przez około godzinę (objętość wody wynosi około 4BV), po odsączeniu wody po myciu, następnie ponownie przemyć wodą, aż płyn myjący będzie bezbarwny i nie będzie zmętnieny.
Po regeneracji i płukaniu wstecznym należy skorygować wartość pH niektórych żywic. Ponieważ regenerowana ciecz często zawiera zasady, żywica często ma odczyn zasadowy po regeneracji, nawet po umyciu. Niektóre żywice odbarwiające (szczególnie słabo alkaliczne) powinny działać w lekko kwaśnych warunkach. W tym czasie można przepuścić rozcieńczony kwas solny w celu obniżenia wartości pH żywicy do około 6, a następnie przemyć wodą, każdorazowo płukaniem wstecznym.
Po długim okresie użytkowania żywicy, niektóre wchłonięte przez nią zanieczyszczenia (zwłaszcza wielkocząsteczkowe organiczne substancje koloidalne) nie są łatwe do usunięcia w wyniku konwencjonalnej obróbki regeneracyjnej i stopniowo gromadzą się i zanieczyszczają żywicę, zmniejszając jej skuteczność. Należy to traktować w specjalny sposób. Na przykład żywica kationowa jest zanieczyszczona związkami amfoterycznymi zawierającymi azot, które można potraktować 4% roztworem NaOH w celu rozpuszczenia i usunięcia; Żywica anionowa jest zanieczyszczona materią organiczną i stężenie NaOH w roztworze soli alkalicznej można zwiększyć do 0,5~1,0% w celu rozpuszczenia materii organicznej.
Po drugie, specjalny zabieg regeneracyjny
Bardziej zanieczyszczone żywice można wielokrotnie traktować kwaśnym lub zasadowym roztworem soli, na przykład stosując 10% roztwór soli alkalicznej NaCl +1% NaOH w celu rozpuszczenia substancji organicznych, a następnie stosując odpowiednio 4% HCl lub 10% NaOH i 1% HCl w celu rozpuszczenia materii nieorganicznej, a następnie stosując obróbkę 10% NaCl +1% NaOH. Wykonywane w temperaturze około 70 stopni C.
Jeżeli efekt powyższej obróbki nie spełnia wymagań, można ją poddać obróbce metodą utleniania. Czyli po przemyciu żywicy wodą wstrzykuje się roztwór podchlorynu sodu o stężeniu 0,5%, reguluje się natężenie przepływu od 2 do 4 BV/h, podaje się ilość od 10 do 20 BV, a następnie przemyto wodą i poddano działaniu słonej wody. Należy zauważyć, że obróbka utleniająca może utlenić wiązania makrocząsteczek w strukturze żywicy, co powoduje degradację żywicy, zwiększa się stopień rozszerzania i łatwo pęka, dlatego nie nadaje się do powszechnego użytku. Zwykle przed jedną obróbką utleniającą stosuje się 50 cykli. Ponieważ żywica chlorowa ma silną odporność na utlenianie, przed utlenianiem żywica jest poddawana działaniu słonej wody, aby stać się chlorem, co może również uniknąć zmiany wartości pH podczas procesu obróbki i sprawić, że utlenianie będzie bardziej stabilne.
Po trzecie, utylizacja przetworzonych odpadów płynnych
Odbarwianie żywicy cukrowniczej, płyn regeneracyjny żywicy zawiera dużo pigmentu i materii organicznej, kolor jest bardzo głęboki. Gdy cukier surowy wykorzystuje się do produkcji cukru rafinowanego, ilość odzyskanych cieczy odpadowych na 100 ton cukru wynosi około 6 ~ 9 m3. Trudno jest go również usunąć, zanim będzie można go wyrzucić (lub poddać recyklingowi).