¿Cómo se ablanda el agua en la industria?
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Descripción del Problema:
En el curso que estudiamos, se decía que La destilación se utiliza en la industria. El método consiste en ablandar el agua, pero creo que esto consume demasiada energía. Entonces, ¿cuál es el método más común en la industria? ¿Hay alguien que utilice la destilación para ablandar el agua?
Análisis:
El agua se utiliza en muchos lugares de la industria, y se utilizan diferentes métodos de tratamiento para cumplir con los estándares requeridos dependiendo de la calidad del agua utilizada. El método más común para ablandar el agua en la industria es el método de intercambio iónico.
El tratamiento del agua por intercambio iónico se refiere al uso de intercambiadores iónicos para neutralizar los iones intercambiables en la solución acuosa para producir intercambios reversibles que cumplen con las reglas de cantidad de sustancias iguales, resultando en una mejora en la calidad del agua y la estructura del intercambiador Un método de tratamiento de agua que no sufre cambios (químicos) sustanciales. En este método de tratamiento de agua, si solo participan cationes en la reacción de intercambio, se llama tratamiento de agua de intercambio catiónico; si solo participan aniones en la reacción de intercambio, se llama tratamiento de agua de intercambio aniónico si tanto cationes como aniones participan en la reacción de intercambio; , se llama tratamiento de agua de intercambio catiónico y aniónico. Dado que la calidad del agua cruda varía ampliamente y los requisitos para la calidad del agua efluente son diversos, existen muchos tipos de intercambio iónico y ciertas combinaciones de métodos de tratamiento del agua. Estos métodos de tratamiento del agua se utilizan para ablandar, eliminar los álcalis y eliminar la sal del agua cruda. agua. Cuando el ion que participa en la reacción de intercambio en el intercambiador de iones es el ion sodio Na+, este método se llama método de intercambio iónico de tipo sodio (Na), y el intercambiador se llama intercambiador de cationes de tipo sodio (Na). De manera similar, tipo hidrógeno (H). método de intercambio iónico e intercambiador de cationes tipo hidrógeno (H), etc.
El método de intercambio iónico de sodio es el método de tratamiento de agua más común para el agua de alimentación de calderas industriales. Cuando el agua cruda pasa a través de un intercambiador de iones de sodio, cationes como Ca2+ y Mg2+ en el agua se intercambian con Na+ en el intercambiador, lo que reduce la dureza del agua y suaviza la calidad del agua. Por lo tanto, este método también se denomina ablandamiento por intercambio de iones de sodio. método.
(1) Proceso de intercambio
Proceso de ablandamiento de dureza de carbonato (dureza temporal):
Ca(HCO3)2 + 2NaR——CaR2 + 2NaHCO3
Mg(HCO3)2 + 2NaR——MgR2 + 2NaHCO3
Proceso de ablandamiento con dureza sin carbonatos (dureza permanente):
CaSO4 + 2NaR——CaR2 + Na2SO4
CaCl2 + 2NaR——CaR2 + 2NaCl
MgSO4 + 2NaR——MgR2 + Na2SO4
MgCl2 + 2NaR——MgR2 + 2NaCl
También se puede expresar mediante la fórmula iónica que combina la fórmula de reacción anterior:
Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+
Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+
(2) Proceso de regeneración
Durante el proceso de intercambio de iones de sodio, cuando el agua blanda se vuelve dura y la dureza residual excede los estándares de calidad del agua, se considera que el intercambiador de iones de sodio ha fallado. Para restablecer su capacidad de intercambio, es necesario regenerar (o restaurar) el agente de intercambio. El proceso de regeneración es un proceso en el que una solución de cloruro de sodio (NaCl) que contiene una gran cantidad de iones de sodio pasa a través de la capa intercambiadora defectuosa para restaurar su capacidad de intercambio. En este momento, los iones de sodio son absorbidos por el intercambiador de iones y los iones de calcio y magnesio del intercambiador se reemplazan en la solución. El proceso de regeneración del intercambiador de iones de sodio se puede expresar mediante la siguiente fórmula de reacción:
CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2
MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2
En la producción, la solución de sal (NaCl) se utiliza a menudo como regenerante. Debido a que la sal de mesa es relativamente fácil de obtener y los productos (CaCl2, MgCl2) formados durante el proceso de regeneración son sales solubles, se eliminan fácilmente con la solución de regeneración. La mayor parte de la sal utilizada para la regeneración es sal industrial y el contenido de impurezas no debe ser demasiado. La solución salina debe clarificarse y filtrarse antes de su uso. En general, se cree que la dureza de una solución salina al 10 % no debe exceder los 40 mmol/l y los sólidos suspendidos no deben exceder el 2 %.
Para la regeneración del intercambiador de iones se utiliza generalmente una solución salina clarificada del 8 al 10%. El tiempo total de contacto de regeneración varía con el grado de reticulación de la resina de intercambio iónico. Para resinas de intercambio catiónico a base de estireno fuertemente ácidas con un grado de reticulación general de aproximadamente el 7 %, el tiempo total de contacto entre el regenerante y la resina debe ser. ser de al menos 45 minutos.