Iontoměničové pryskyřice návod na použití

 Iontoměničové pryskyřice jsou vysoce účinné adsorbenty pro odstraňování tvrdosti, alkality, chloridů, rtuti, kovů a nebo organických látek. I když mohou nabídnout určitou efektivitu oproti jiným technologiím úpravy, vyžadují také specifické procesy přípravy a údržby. Při správné péči mohou pryskyřice poskytovat konzistentní výsledky s dlouhou životností, takže se vyplatí počáteční investice. Pokud chcete ze své pryskyřice vytěžit maximum, je nutné je správně připravit a udržovat (regenerovat).

Před použitím je nutná prvopočáteční (startovací) příprava !!!

Návod před použitím – startovací příprava

Pečlivá příprava filtračních pryskyřicí je před použitím ve všech typech průmyslu úpravy vody zásadní. Při použití iontoměničových pryskyřic pro úpravu vody by měla být podrobena jednoduché, ale velmi účinné úpravě před použitím. Úprava je určena k doplnění běžných postupů předúprav. Pouze v případě, že je provedeno toto ošetření před použitím, můžete mít jistotu, že se splní úroveň organických extraktivních látek vyžadované rezolucí Rady Evropy AP (2004)3, dříve AP(97)1.

• Silně kyselé katexové pryskyřice H⁺ cyklus

Pryskyřice se obvykle dodávají ve formě Na⁺, proto se regenerují roztoky 4–6 % HCl nebo 1–8 % H₂SO₄ (v závislosti na množství vápníku ve vodě, aby nedošlo k vypadávání CaSO₄). Propláchněte 5 BV vody a pryskyřici vyčerpejte 2 BV 4% roztoku NaOH. Roztok NaOH lze nahradit 10% roztokem NaCl.

•  Silně kyselé katexové pryskyřice Na⁺ cyklus

Pryskyřici propláchněte čistou vodou nebo zředěným roztokem 5 % CaCl₂, Propláchněte a regenerujte NaCl. Znovu Propláchněte. 

• Slabě kyselé katexové pryskyřice

Pryskyřice se obvykle dodávají ve formě H⁺. Vyčerpejte ionex 4 BV 4% roztoku NaOH, propláchněte 5 BV vody a regenerujte 4 % HCl nebo 0,5–1,0 % H₂SO₄. Znovu propláchněte.

• Silně bazické aniontové pryskyřice

Pryskyřice se obvykle dodávají ve formě soli (vyčerpané). Regenerujte pomocí roztoku 3-6 % NaOH, propláchněte a vyčerpejte 2 BV 4% roztoku HCl nebo 4 % H₂SO₄. Kyselinu lze nahradit roztokem 10% NaCl. Znovu propláchněte.

• Slabě bazické aniontové pryskyřice

Pryskyřice se obvykle dodávají ve formě volné báze. Vyčerpejte ionex 2 BV 5% HCl nebo 4% H₂SO₄. Propláchněte a regenerujte pomocí 4% NaOH nebo 4% NH₄OH. Znovu propláchněte.

Každá z těchto úprav se může opakovat ještě dvakrát, než jsou pryskyřice připraveny k použití. V závislosti na době a podmínkách skladování však může být vyžadována další předúprava.

Návod pro regeneraci pryskyřic

V průběhu jednoho nebo více servisních cyklů se kapacita pryskyřice vyčerpá, což znamená, že již nemůže probíhat iontoměničová reakce. K tomu dochází, když se kontaminující ionty navážou na téměř všechna dostupná aktivní místa na pryskyřici. Zjednodušeně řečeno, regenerace je proces, při kterém jsou aniontové nebo kationtové funkční skupiny obnoveny do téměř prvopočáteční kapacity (cca 80% původní kapacity dle typu). Toho je dosaženo aplikací chemického regeneračního roztoku, ačkoli přesný proces a použité regenerační prostředky budou záviset na několika faktorech procesu podle typu pryskyřice a aplikace.

 Regenerační prostředky pro silně kyselé kationtové pryskyřice (SAC)

Pryskyřice SAC lze regenerovat silnými kyselinami (HCl či H₂SO₄) nebo solemi (NaCl, KCl). Chlorid sodný (NaCl) je nejběžnějším regeneračním prostředkem pro změkčovací aplikace, protože je levný a snadno dostupný. Chlorid draselný (KCl) je běžnou alternativou k NaCl, pokud je sodík v upraveném roztoku nežádoucí. Chlorid amonný (NH₄Cl) je často používán pro aplikace změkčování horkého kondenzátu.

Demineralizace je dvoustupňový proces, z nichž první zahrnuje odstranění kationtů pomocí pryskyřice SAC. Kyselina chlorovodíková (HCl) je nejúčinnějším a nejrozšířenějším regeneračním prostředkem pro dealkanizační aplikace. Kyselina sírová (H₂SO₄), i když je cenově dostupnější a méně nebezpečná alternativa k HCl, má nižší provozní kapacitu a může vést k vysrážení síranu vápenatého, pokud je aplikována v příliš vysoké koncentraci.

Regenerační prostředky pro slabě kyselé kationtové pryskyřice (WAC)

HCl je nejbezpečnější a nejúčinnější regenerační prostředek pro dealkalizační aplikace. H₂SO₄ lze použít jako alternativu k HCl, i když musí být aplikována v nízké koncentraci, aby se zabránilo vysrážení síranu vápenatého. Další alternativy zahrnují slabé kyseliny, jako je kyselina octová (CH₃COOH) nebo kyselina citrónová, které se také někdy používají k regeneraci WAC pryskyřic.

Regenerační prostředky pro silně bazické aniontové pryskyřice (SBA)

Pryskyřice SBA lze regenerovat pouze pomocí silných bází. Jako regenerační prostředek SBA pro demineralizaci se téměř vždy používá louh sodný (NaOH). 

Regenerační prostředky pro slabě bazické aniontové pryskyřice (WBA).

NaOH se téměř vždy používá pro regeneraci WBA, i když lze použít i slabší alkálie, jako je amoniak (NH₃), uhličitan sodný (Na₂CO₃) nebo vápenné suspenze.

BV = Bed Volume = objem lože iontoměniče 

Důrazně se doporučuje, aby před zprovozněním byla voda testována a bylo potvrzeno, že plně odpovídá specifikaci použití pro lidskou spotřebu nebo pro zamýšlené aplikace.

Regenerace

Při použití slabé a silné pryskyřice v sérii musí platit následující dvě pravidla:

1. Napájecí voda musí procházet nejprve slabou a následně silnou pryskyřicí.
2. Regenerační prostředek musí nejprve projít silnou a následně slabou pryskyřicí.

                     Samostatné sloupce v provozu                                                                                                       Samostatné kolony v regeneraci

1. Slabá pryskyřice má vysokou kapacitu a dobrou regenerační účinnost, ale neodstraňuje všechny ionty. Proto musí být umístěn jako první a silná pryskyřice bude použita k odstranění všeho, co slabá pryskyřice neodstranila, i když s nižší účinností.
2. Silná pryskyřice vyžaduje vysoký přebytek regenerační chemie. Slabá pryskyřice nevyžaduje téměř žádný přebytek. Proto regenerační chemie prochází nejprve silnou pryskyřicí a slabá pryskyřice se regeneruje s přebytečným regenerační chemie vycházejícím ze silné pryskyřice.

                                     Amberpack v provozu                                                                                                       Amberpack v regeneraci

Poměr regenerační chemie

Definice:

• Poměr regenerace – také nazývaný stechiometrický poměr nebo poměr regenerační chemie – se vypočítá jako celkové množství regeneranční chemie (v ekvivalentech) dělené celkovou iontovou zátěží (rovněž v ekvivalentech) během jednoho cyklu.
• Rovná se také počtu eq/l regenerační chemie na eq/l provozní kapacity pryskyřice.
• Stechiometrickému množství by odpovídal (teoretický) poměr regenerační chemie 1,00 (tj. 100%).
• Všechny pryskyřice potřebují určitý přebytek regenerační chemie nad stechiometrické množství.

Příklad

• Pryskyřice Amberjet 1000
• Regenerační chemie 55g HCl na litr pryskyřice
• provozní kapacita: 1,20 eq/L
• 55g/l HCl = 55:36,5 = 1,507 eq./l
• Poměr regenerační chemie = 1,507:1,20 = 1,26 = 126%

Přebytek

Rozdíl mezi iontovou zátěží a množstvím regenerační chemie se nazývá přebytek regenerantu.

Přebytek [v eq.]= regenerant [eq] - iontová zátěž [eq]

Přebytek [v %] = 100 x (poměr regenerantu – 1)

Účinnost regenerace

• Regenerace silně kyselého katexu SAC ve formě Na⁺ kyselinou chlorovodíkovou HCl je vysoce účinná.
  50g HCl na litr pryskyřice zregeneruje pryskyřici do kapacity 60% formy H⁺. Tzn, že pro 100% kapacitu je třeba asi 6,5 eq HCl (240g/l). Při koeficientu selektivity K_(Na/H) = 1,7
• Regenerace silně bazického anexu SBA ve Cl^-formě hydroxidem sodným NaOH je daleko obtížnější.
  50g NaOH na litr pryskyřice zregeneruje pryskyřici pouze do kapacity 37% formy OH^-. Tzn, že pro 100% kapacitu je zapotřebí až 37,5 eq NaOH (1.500 g). Koeficientem selektivity K_(Cl/OH) = 22

V praxi se pryskyřice SBA neregenerují na vysokou úroveň, protože by to bylo neekonomické s ohledem na spotřebu regenerační chemie.

Na druhou stranu, slabě funkční pryskyřice (WAC a WBA) mají téměř lineární regenerační křivku: lze je regenerovat s dávkou blízkou stechiometrické hodnotě.