[科普中國(guó)]-樹(shù)脂床

簡(jiǎn)介

離子交換樹(shù)脂具有交換能力及其他一系列優(yōu)良的性能，為付諸實(shí)用，宜采用動(dòng)態(tài)連續(xù)交換法及相應(yīng)的裝置，對(duì)要處理的電解質(zhì)溶液進(jìn)行交換、分離、濃縮、吸附。經(jīng)研究、設(shè)計(jì)及實(shí)用表明，裝填有離子交換樹(shù)脂的柱或塔最為有效。這種柱或塔被稱為樹(shù)脂床，亦常稱為交換柱(exchange column)、交換塔(exchange tower)。

不銹鋼普遍采用HNO3/HF 混酸酸洗工藝，酸液中金屬離子含量對(duì)鋼板表面質(zhì)量有很大影響，控制鐵離子含量在35 g/L~40 g/L，能得到最佳酸洗表面質(zhì)量，而且可有效避免氟化鐵沉淀物產(chǎn)生，大幅減少污泥量。要控制鐵離子濃度，傳統(tǒng)的辦法靠不斷地排酸，這勢(shì)必加大酸耗，增加酸洗成本，而且廢酸量加大，增加了廢酸中和處理費(fèi)用1。

樹(shù)脂特性樹(shù)脂床吸附技術(shù)的核心是樹(shù)脂，采用強(qiáng)堿陰離子樹(shù)脂，對(duì)HNO3/HF 有選擇性吸附特性，當(dāng)酸液經(jīng)過(guò)樹(shù)脂床時(shí)，溶液中游離的硝酸和氫氟酸被樹(shù)脂顆粒吸附，含有較多金屬離子的廢液排走。吸附的HNO3/HF 再經(jīng)水置換，游離的硝酸和氫氟酸被回收。樹(shù)脂顆粒的大小、均一性和水含量，反映了樹(shù)脂的吸附交換性能和化學(xué)穩(wěn)定性。水含量低，提供了更好的化學(xué)穩(wěn)定性。粒徑越小，離子交換/吸附性能越好。在離子交換中，交換速率與粒徑的平方成反比，更小、更均一的顆?？筛纳茦?shù)脂床中的流動(dòng)分布。

樹(shù)脂床工作過(guò)程樹(shù)脂床運(yùn)行的基本過(guò)程分兩步，上行和下行。在上行時(shí)，經(jīng)過(guò)濾的廢酸由下而上流經(jīng)床層，酸被樹(shù)脂顆粒所吸附，金屬鹽溶液從上部排走; 在下行時(shí)，水由上而下流經(jīng)床層將酸脫附下來(lái)。凈化后的酸液鐵離子濃度很低，返回酸洗槽重復(fù)利用。完成整個(gè)循環(huán)一般要3 min~5 min，整個(gè)過(guò)程重復(fù)連續(xù)進(jìn)行。通過(guò)增加樹(shù)脂床的直徑或個(gè)數(shù)可按比例放大處理能力。為保證樹(shù)脂床安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須配置過(guò)濾器，過(guò)濾精度1μm。有的樹(shù)脂床還要求配置酸液冷卻器，將酸液冷卻到40 ℃以下。被冷卻的酸洗液通過(guò)一個(gè)酸介質(zhì)過(guò)濾器去除懸浮固體，經(jīng)過(guò)濾的溶液從酸介質(zhì)過(guò)濾器流入酸罐，酸罐和水罐的液位由液位計(jì)來(lái)控制。為降低水消耗，副產(chǎn)品( 金屬鹽溶液) 可用于過(guò)濾器反沖洗2。

酸凈化裝置的工藝流程混酸循環(huán)罐內(nèi)酸液通過(guò)酸泵打入酸洗槽，鋼帶經(jīng)過(guò)酸洗槽，表面鐵鱗經(jīng)酸洗進(jìn)入酸液，返回到循環(huán)罐，酸洗槽與循環(huán)罐形成循環(huán)系統(tǒng)。上酸管路支出一根管道進(jìn)入酸凈化裝置，調(diào)節(jié)控制閥開(kāi)口度，可控制流量大小。酸液首先經(jīng)粗過(guò)濾，去除大的顆粒，然后經(jīng)冷卻器將酸液冷卻到40 ℃以下，進(jìn)入媒體介質(zhì)過(guò)濾器，過(guò)濾器內(nèi)裝有兩種媒體介質(zhì)，可將酸液過(guò)濾到10 μm。過(guò)濾后的酸液進(jìn)入酸罐，酸進(jìn)入樹(shù)脂床之前，再經(jīng)精細(xì)過(guò)濾器過(guò)濾到1μm。酸液流經(jīng)樹(shù)脂床，酸被樹(shù)脂顆粒吸附，金屬鹽溶液做為副產(chǎn)品排到反沖洗罐，供媒體介質(zhì)過(guò)濾器反洗用。樹(shù)脂吸附的酸，被水沖洗，形成的產(chǎn)品酸返回到酸循環(huán)罐重復(fù)使用。

總結(jié)酸凈化裝置投入運(yùn)行后，平均每月節(jié)約硝酸102 t( 價(jià)值20.4 萬(wàn)元) ，氫氟酸24 t( 價(jià)值9.6 萬(wàn)元) ，減少?gòu)U酸拉運(yùn)300 t ( 減少中和處理費(fèi)用7.2 萬(wàn)元) ，酸槽內(nèi)污泥量減少2/3，鋼板表面酸洗質(zhì)量有了明顯提高。酸凈化裝置運(yùn)行成本較低，每月耗水5 000 t，耗電7 920 度，消耗壓縮空氣1 800 m3，平均每月運(yùn)行成本1.5 萬(wàn)元，全年創(chuàng)效428.4 萬(wàn)元。酸凈化裝置投資500 萬(wàn)元，14 個(gè)月可收回全部投資，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益3。