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1、离子交换法概述
离子交换法是一种利用圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水的方法,水中的离子会与固定在树脂上的离子进行交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。
2、软化器的功能与原理
软化器作为离子交换法的一种应用,主要用于去除水中的钙离子和镁离子,以降低水的硬度。硬水在加热过程中容易形成结垢,影响工业锅炉、冷却塔、反渗透(RO)装置、多效蒸馏水机和纯蒸汽发生器的性能。软化器的工作原理基于钠离子软化树脂对水中的钙离子、镁离子进行离子交换,使钙、镁离子被去除,防止它们在RO膜组件、电法去离子装置或热交换设备表面结垢。
3、软化器的结构与运行
软化器通常包括树脂容器、软化树脂、阀门或调节器以及控制系统。软化树脂在经过一段时间的使用后会饱和失效,此时需要使用NaCl进行再生恢复。系统通过PLC控制系统实现自动化控制,并需要配备一个盐水储罐。软化系统的运行过程包括运行、再生(包括反洗、吸盐、置换、正洗)等步骤。
4、级串联设计
为了实现连续生产运行并有效防止微生物滋生,通常采用双级串联的软化系统设计。这样,在一台软化器再生的同时,另一台可以继续工作,确保供水不间断。
5、树脂特性和维护
软化树脂不耐受强氧化剂的影响,因为强氧化剂会导致树脂功能基团的损坏,进而影响其交换能力。软化树脂的最高操作温度为120℃,可以进行巴氏消毒。为了延长树脂寿命,建议将软化器放置在活性炭过滤器之后。此外,软化树脂对重金属如铁和锰特别敏感,若水源中含有过量的这些元素,则可能导致树脂“中毒”而失效。
6、维护与监控
软化系统通常需要每年至少进行一次维护,以保持其正常运行状态。根据水质情况和使用年限的不同,维护频率可能更高。除了定期维护外,还需持续监控再生盐的使用情况,确保盐分含量充足,以防下游RO系统的硬度积垢和意外停机。
7、总结
离子交换法是制药用水系统中一种重要的水处理技术,其中软化器用于去除水中的钙镁离子,降低水硬度。通过合理的系统设计、有效的树脂管理和定期维护,可以确保软化器长期稳定运行,满足制药行业对高质量水源的需求。