1、工业锅炉用水的主要评价指标       

       A、  悬浮物

       悬浮物是表征水中颗粒较大一类杂质的指标。通常采用某些过滤材料分离水中不溶性物质（其中包括不溶于水的泥土、有机物、微生物等）的方法来测定悬浮物，单位为mg/L。

       在水质分析中，常用较易测定的“浊度”作为衡量悬浮物的指标。浊度测定方法是以难溶性的不同质量级配的硅化物（如白陶土、高岭土等）分散在无浊水中，所产生的光学阻碍现象为标准，单位为度或mg/LSiO2。

       B、   含盐量

       含盐量是表示水中溶解盐类的总和。含盐量有两种表示方法：一是物质的量表示法，即将水中各种阳离子（或阴离子）均按带一个电荷的离子为基本单元，计算其含量（mmol/L），然后将他们全部相加；二是重量表示法，即将水中的各种阴离子、阳离子的含量换算成mg/L，然后全部相加。

       C、  溶解固形物

       溶解固形物是水经过过滤之后，那些仍溶于水中的各种无机盐、有机物等，在水浴上蒸干，并在105～110℃下干燥至恒重所得的蒸发残渣称为溶解固形物，单位：mg/L。在不严格的情况下，当水比较洁净时，水中的有机物含量比较少，有时也用溶解固形物来近似地表示水中的盐含量。

       D、   电导率

衡量水中含盐量zui简单和迅速的方法是测定水的电导率。表示水中导电能力大小的指标，称作电导率。电导率是电阻的倒数，可用电导仪测定。水越纯净，含盐量越小，电导率越小。水电导率的大小除了与水中离子的含量有关外，还和离子的种类有关，单凭电导率不能计算水中含盐量电导率的单位为S/㎝。

       E、   硬度

       硬度是指水中某些易于形成沉淀的金属离子，它们都是二价或二价以上的离子（如Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+等）。在天然水中，形成硬度的物质主要是钙、镁离子，所以通常认为硬度就是指这两种离子的量。钙盐部分包括：重碳酸钙、碳酸钙、硫酸钙、氯化钙；镁盐部分包括：重碳酸镁、碳酸镁、*、氯化镁。钙盐部分称为钙硬度，镁盐部分称为镁硬度，总硬度等于二者之和。

       a)   硬度的分类

       硬度可按水中存在阴离子种类分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。

       1、碳酸盐硬度是指水中钙、镁的重碳酸盐与碳酸盐的含量。天然水中碳酸根非常少，所以碳酸盐硬度看作是钙、镁的重碳酸盐硬度，此类盐的硬度在水沸腾时就从溶液中析出而产生沉淀，所以也叫暂时硬度。

       2、非碳酸盐硬度是指水中钙、镁的硫酸盐、氯化物等的含量。由于这种硬度在水沸腾时不能析出沉淀，也称*硬度。

       当水中HCO3-含量小于水中钙镁总量时，水的硬度有碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度；当水中HCO3-含量大于水中钙镁总量时，水的硬度有碳酸盐硬度和过剩碱度（有时也称负硬度），对这种水质称为负硬水。

       b)   硬度的表示方法

       硬度的表示方法一般用物质的量浓度或者用钙、镁离子换算成CaCO3的含量来表示。

       1、用物质的量浓度表示（mmol/L）

       这是一种zui常见的表示物质浓度的方法，而且是法定计量单位。硬度、碱度和含盐量等水质指标，均以此表示水中物质浓度的大小，而且是以一价离子作为基本单元。对于二价离子（或分子）则以1/2作为基本单元。这样，用物质的量浓度（mmol/L）表示水中硬度物质浓度的时候，在数值上就与过去习惯用的毫克当量/升（meq/L）表示法*相同。

水的硬度定义为：                           

       式中：YD(1/2Ca2+、1/2Mg2+)--水的硬度，（mmol/L）；

       n(1/2Ca2+）、n(1/2Mg2+)--表示以（1/2Ca2+）、（1/2Mg2+）

       为基本单元物质的量，mmol/L；

       V --水样的体积，L。

       2、用钙、镁离子换算成CaCO3的含量来表示

       有许多水质分析资料用钙、镁离子换算成CaCO3的含量来表示水的硬度。因为1/2CaCO3的摩尔质量为50g，所以1mmol/L相当于50mg/L（CaCO3）或50ppmCaCO3，也可换算成美制单位，则1gra/gal相当于17.1 mg/L（CaCO3），即1mmol/L硬度相当于0.342gra/gal（CaCO3）。

       3、用‘度’表示

       硬度的单位也有用‘度’表示的，如‘德国度’、‘英国度’等，他们都有不同的定义。我国在水质分析中经常采用德国度。用的符号。G表示。它的定义是：当水样中的硬度离子浓度相当于10mg/LCaO时称为1度。1mmol/L=2.8德国度。

       F、  碱度

       碱度是表示水中能接受氢离子的一类物质的量。如溶液中的OH-、HCO3-、CO32+及其他弱酸盐类。在天然水中主要的是碳酸氢盐，有时还有少量的腐植酸质弱酸盐类。锅水中的碱度主要以OH-、CO32-的形式存在。水中的碱度可能有五种不同的形式：只有OH-碱度；只有CO32+碱度；只有HCO3-碱度；同时有OH-+CO32-碱度；同时有HCO3-+CO32-碱度。

       硬度与碱度的关系

       硬度是表示水中Ca2+、Mg2+等金属离子的含量；碱度是表示水中OH-、HCO3-、CO32+等阴离子的含量。水溶液中硬度与碱度的成分都是以离子状态单独存在的，但出于判断水质及选择水处理工艺的需要，有时将它们组成假想的化合物。

       假想化合物的组成次序原则是根据水体在蒸发浓缩时，阴、阳离子形成化合物的溶解度由小到大的次序先后组合的。阳离子按Ca2+、Mg2+、Na+、K+的次序排列；阴离子按HCO3-、SO42-、Cl-的次序排列。即首先组成假想化合物是Ca2+、Mg2+与HCO3-组成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2，原因是当水体受热时，它们容易转化成难溶的沉淀物CaCO3和Mg(OH)2，然后剩余的依次组合。如下表所示。

       水中硬度与碱度的关系有以下几种情况：

       1、碱度＞硬度

       当水中Ca2+、Mg2+与HCO3-结合生成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2后，同时还存在Na+、K+的碳酸氢盐，但没有非碳酸氢盐存在。此时，碱度减去硬度所得的差等于Na+、K+的碳酸氢盐。这部分多出的Na+、K+的碳酸氢盐碱度即所谓过剩碱度亦称为负硬度。

       2、碱度=硬度

       当水中Ca2+、Mg2+*与HCO3-结合生成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2，无Na+、K+的碳酸氢盐，也没有非碳酸氢盐存在时，水中碱度与硬度相等。

       3、碱度＜硬度

       此时有两种情况：一种是1/2Ca2+＞HCO3-的钙硬水，此时水中有非碳酸盐硬度CaSO4、MgSO4存在，但没有镁的碳酸盐硬度Mg(HCO3)2。

       另一种是1/2Ca2+＜HCO3-的镁硬水，水中有镁的碳酸盐硬度Mg(HCO3)2存在，但没有钙的非碳酸盐硬度存在，而有镁的非碳酸盐硬度MgSO4存在。

       但上述两种情况，无论是哪种，水中都有非碳酸盐硬度存在，而没有Na+、K+的碳酸氢盐存在。

       G、   酸度

       酸度是表示水中能与强碱发生中和作用的物质的量。可能形成酸度的物质有：强酸、强酸弱碱盐和弱酸。水中这些物质对强碱的全部中和能力称为总酸度。水中酸度的测定是用强碱标准液来滴定的。

       H、  8.量  75/F78  有机物

       天然水中的有机物一般是指腐植物质、水生物生命活动产物以及水生活污水和工业废水的污染物等。有机物当进行生物氧化分解时，需要消耗水中的溶解氧，而在缺氧的条件下就会发生腐烂发酵，恶化水质。水中的有机物成分极其复杂，定性与定量都很困难。一般都是测定一些代替参数，代替有机物含量。代替参数如下：

       a)   化学需氧量（COD）

       化学需氧量是指在一定条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，在水样有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等所消耗的该氧化剂的量，计算时折合为氧气的质量浓度，简写代号为COD，单位用mg/LO2来表示。

       b)   生化需氧量（BOD）

       生化需氧量是指在有氧的条件下，水中有机物与无机物进行生物氧化时所消耗溶解氧的质量浓度。单位也用mg/LO2来表示。

       生物氧化的整个过程一般可分为两个阶段，*阶段主要是有机物被转化为无机二氧化碳、水和氨的过程；第二阶段主要是氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。对于工业用水，因为氨已经是无机物，它的进一步氧化，对环境卫生的影响较小，所以生化需氧量通常指*阶段有机物氧化所需的氧量。通常以5天作为测定生化需氧量的标准时间，称5天生化需氧量，用符号BOD5表示。

       c)   总有机碳（TOC）

       总有机碳是指水中有机物的总含碳量，即将水样中的有机碳在900℃高温和加催化剂的条件下汽化、燃烧，这时水样中的有机碳和无机碳全部氧化成CO2，然后利用红外线气体分析法分别测定总的CO2和无机碳产生的CO2量，两者之差即为总的有机碳量。

       2、离子交换树脂       

       离子交换水处理就是通过与交换剂的离子交换反应，除去水中的离子态杂质。对于低压锅炉，通常采用钠离子交换来除去水中的硬度物质，以防止锅炉结垢。

       A、  离子交换树脂的结构类型

       按离子交换树脂的结构类型，可分为凝胶型、大孔型和均孔型等。

       1.凝胶型树脂的孔径很小，一般只有1～2nm，因此它的抗污染能力和抗氧化性较差，易受有机物等污染。另外它的交联度通常只有1%～7%，因此机械强度也较低。为了克服这些缺点，已开发不少改进型树脂。

       2.大孔型树脂：大孔型树脂一般在20～200nm以上，其交联度一般可达16%～20%，从而使其机械强度也大得多，且不易降解。同时它的抗污染能力和抗氧化性均较强。

       3.均孔树脂：这种树脂是为了防止有机物污染而研制的一种强碱性阴树脂。对有机物的吸着是可逆的，所以不易污染。

       B、  离子交换树脂的性能

       a、颜色

       离子交换树脂因其组成的成份、基团和结构等不同，而呈现出不同的颜色，苯乙烯树脂大都呈黄色。

       树脂的本身颜色一般与其物理性能和化学性能并无大的关系。在使用中，因交换离子的转换，树脂颜色也会发生一些变化，这一般是正常现象。但如果树脂受铁离子或有机物等杂质的污染，颜色明显变深、变暗，就很可能会影响到树脂的性能，尤其是交换容量会大大降低，在这种情况下，应对树脂进行复苏处理。

       另外，虽然有时同一型号的树脂，各批生产的颜色会略有不同，但同一批生产的树脂颜色应是均匀一致的。如果树脂中明显混杂有不同颜色的颗粒，则该树脂的质量就很难保证，购买时应注意鉴别。

       b、形状

       离子交换树脂一般均呈球形状。呈球状颗粒的树脂与树脂总量的质量分数称为圆球率。对于软化水处理来说，圆球率越大越好，一般应达90%以上。

       c、粒度

       离子交换树脂的粒度是指树脂以出厂时的活性基团形式，在水中充分膨胀后的颗粒直径。树脂的粒度一般为0.3-1.2mm。

       树脂颗粒的大小，对离子交换水处理工艺有较大的影响。颗粒大，离子交换速度慢，树脂交换容量小；颗粒小，水流通过树脂层的压力损失大，当树脂颗粒过小时，还会严重影响交换器的出水，且树脂易跑失；如果颗粒大小相差很大，对交换器的运行和再生也很不利，首先会造成水流分布不匀，阻力增大；其次在反洗时，若流速过大易冲走小颗粒树脂，流速过小则不能松动大颗粒树脂。

       d、密度

       树脂的密度，根据含水情况可分为干密度和湿密度，干密度大，实用意义不大，所以不常用。

       湿密度又有湿真密度和湿视密度之分。它的区别是，前者在计算树脂的体积时树脂颗粒之间的空隙不计入，叫真实体积；后者则包括孔隙所占的体积，叫堆积体积。可由湿视密度计算出树脂的装载量。

       e、含水率

       离子交换树脂的含水率，是指在潮湿空气中，树脂本身所保持的水量，它包括树脂结构中亲水活性基团的水合水分和交联网孔中的游离水分。树脂的含水率与交联度有关，交联度越低，含水率越。001×7树脂的含水量占其质量的一半，约为45-55%。

       树脂在使用中，如果发生链的断裂、微孔结构的变化，交换容量下降等现象，含水量也随着起变化。因此，树脂含水量的变化也反映出树脂内在的质量变化。

       f、耐磨性

       耐磨性是树脂的一项重要指标，耐磨性差，机械强度就低，在使用中破碎严重，损耗量大，树脂层阻力大，严重的会影响设备的产水量。正常情况下树脂每年破损率不超过3%-7%。

       g、溶解性

       树脂是一种不溶于水的高分子化合物，但在产品中免不了会含有少量低聚合物。这些低聚合物较易溶解，因此新树脂在使用初期，往往会因低聚合物逐渐溶解，而使出水带有颜色。

       树脂在使用中，有时也会发生某些高分子转变成胶体渐渐溶入水中的现象，Na型树脂比Ca型易胶溶，所再生后备用的软水器刚投入运行时，有时会产生出水带黄色的现象，就是树脂发生胶溶的缘故。

       h、溶胀性

       将干燥的树脂浸入水中时，其体积往往会变大。有时树脂在失效时和再生后，体积也会发生变化，这种现象称为树脂的溶胀性。由于树脂具有这样的性能，因而在其交换和再生的过程中会发生胀缩现象，多次的胀缩会促使颗粒破碎。另外，干燥的树脂如直接浸泡在水中，树脂也会因一下子溶胀而碎裂，故干燥树脂需先浸泡在饱和食盐水中，让其逐渐溶胀。

       i、耐热性

       各种离子交换树脂能承受的温度都是有限度的，超过此温度，树脂就会发生分解，大大影响树脂的强度和交换容量。通常阳离子交换树脂比阴离子交换树脂耐热性能好，盐型树脂比酸型或碱型树脂耐热性能好。

       一般阳离子交换树脂在100℃以下，阴离子交换树脂在60℃以下使用安全，生产如有条件，可适当提高系统的温度，以利树脂的交换和再生过程。

       j、交换容量

       交换容量是表示离子交换剂能够交换多少离子量的一项技术指标子交换剂zui重要的性能指标。实际应用中，一般有以下两种交换容量：

       全交换容量：表示一定量的离子交换剂中活性基团的总量，它反应出交换剂中所有交换基团全部发生交换反应时的交换容量，单位为mmol（一价基本单元物质）/g（干树脂）或mmol/mL（一价基本单元物质）（湿树脂）两种。对同一种树脂来说，当的交联度一定时，全交换容量基本上是一个常数，001×7阳离子交换树脂的全交换换容量规定≥4.2mmol/g。

       工作交换容量：工作交换容量是指交换剂在工作状态下所能交换离子的量，一般用体积单位来表示，单位为mmol/mL（一价基本单元物质）（湿树脂）或mol/L（湿树脂）两种。

       工作交换容量受工作条件影响很大，如原水的成分、杂质浓度、温度、流速、出水水质要求、树脂层高度、运行方式和设备结构的合理性等，所以数值不可能是一个常数，它的变化幅度很大。工作交换容量与全交换容量的关系不大，但与再生条件有直接关系。也就是说，树脂再生的好坏直接影响其工作交换容量的大小。

       k、离子交换的选择性

       离子交换树脂对溶液中各种离子的交换能力并不相同，有些离子容易与树脂发生交换反应，但交换后要将它们再生下来就比较困难（如Fe3+）；而另一些离子较难与树脂发生交换反应，但很容易从树脂中再生下来（如Na+），离子交换树脂对不同离子的交换反应难易程度不同的这种性质，称为离子交换的选择性。

       离子交换的选择性与离子所带电荷及水合离子半径等有关，

       （1）强酸性阳离子交换树脂的选择性顺序为：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。从上面的选择性顺序可以看出钠型离了交换树脂（NaR）与水中的Ca2+、Mg2+很容易发生交换反应，生成R2Ca和R2Mg，但要将它们再生下来就比较困难；

       （2）弱酸性阳离子交换树脂对常见阳离子的选择性顺序为：H+>Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+；

       （3）强碱性阴离子交换树脂对常见阴离子的选择性顺序为：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3-；

       （4）弱碱性阴离子交换树脂对常见阴离子的选择性顺序为：OH->SO42->NO3->Cl->HCO3-；

       从上面的规律可以得出，设置弱型交换剂可降低再生剂的耗量，但如果要求除去水中的Na+ 和HSiO3-时，则必须设置强型交换剂。另外还可以看出，Na+ 和HSiO3-总是zui后被交换，因此对于H型离子交换剂，通常将出水漏Na+作为交换器运行控制终点，对于OH型离子交换剂，则将出水漏HSiO3-作为交换器运行控制终点。

       上述选择性顺序只适用于低含盐量的水，在高含盐量的情况下，选择顺序就有些不同，如钠离子交换器再生时，在一定浓度的盐液中树脂对Na+的吸收会优先于Ca2+ 、Mg2+。

       C、  离子交换树脂的使用

       离子交换树脂虽然有很高的稳定性，但是如果使用或贮存不当，也易受到污染或破损，从而导致其交换容量下降甚至丧失。

       a、树脂使用前处理

       新树脂在使用之前，应进行预处理，其目的是：洗去树脂表面的可溶性杂质及树脂在制造过程中所夹杂的金属离子，并使树脂转型成所需的形式。树脂经适当的预处理不仅可提高其稳定性，而且还可以起到活化树脂、提高工作交换容量和出水质量的作用。

       新树脂在预处理前，应先用水使树脂充分膨胀，但如果树脂在运输或贮存过程中脱了水，则不可将干树脂直接浸入水中，以防树脂因急剧膨胀而破裂。对于已脱水的树脂，须先放在20-25%的食盐水中浸泡一定时间，然后逐渐用水稀释，使树脂缓慢地膨胀到zui大体积。

       钠离子交换树脂通常都以Na型出厂，所以在使用前用10-15%的食盐水浸泡18-20小时，然后用水清洗至出水合格，便可投入运行。

       b、树脂使用中应注意的问题

       保持树脂的强度：要尽量避免或减少树脂的磨损，并防止树脂交替地风干和湿润、冷冻和过热等。

       保持树脂的稳定性：要尽量避免或减少对树脂的污染，如悬浮物、有机物、铁离子、游离氯等杂质的污染。

       D、  离子交换树脂的贮存

       树脂的贮存，主要注意以下几点：

       a、湿法贮存

       树脂如失水风干会大大影响其强度和使用寿命，因此必须注意保持树脂的水分。贮存时，可将树脂浸泡在清水中或食盐水中。如果是包装未拆封的新树脂，应注意包装的密封和完整，防止因包装破损而使树脂失水。

       b、盐型存放

       软水器如停用时间较长，应将已使用过的钠离子交换树脂用10%的NaCl溶液转成Na型。

       c、防冻防热

       树脂在贮存和运输过程中，温度不宜过高或过低，一般zui高不超过40℃，zui低不得在0℃以下。所以树脂不宜放在高温设备附近，夏季不要放在阳光直接照射的地方；冬季应注意保温，如无保温条件，可将树脂贮存在相应浓度的食盐水中，以免冻裂。NaCl溶液的冰点如下表。

       d、防止污染和发霉

       新树脂贮存时，应避免和铁容器、氧化剂、油类及有机溶剂等接触，以防树脂污染。软水器如长期停用时，为防止交换器内壁及树脂表面因微生物繁殖而长青苔等藻类或发霉，应定期更换交换器内的清水，尤其是在温度较高的条件下，更应注意。必要时可用灭菌处理:可用1-2%的过乙酸或0.5-1%甲醛灭菌溶液浸泡数小时，然后用水冲洗至不含灭菌剂为止。

       此外，树脂在贮存时还应防止重物的挤压，以免破碎。

       E、  树脂污染及污染后的处理

       a、树脂变质

       树脂变质的主要原因是由于水含有氧化剂，尤其是自来水中残留的游离余氯含量过高（≥0.5mg/L）时，就会使树脂结构遭到破坏，当温度较高或水中有重金属离子存在时，更易加速树脂变质。

       树脂变质的现象为：颜色变浅，透明度增加，体积增大，此后树脂的强度急剧下降，导致树脂大量破碎，交换容量降低。树脂的变质是无法逆转的，被余氯污染严重的树脂将会全部报废。

       除去水中游离余氯一般是在软水器前设置活性碳过滤器，或者是往自来水中投加亚硫酸钠。

       b、铁污染

       树脂被铁污染的原因，主要是水源水或再生剂中含铁量过高（≥0.3mg/L）。

       树脂被铁污染的现象为：颜色明显变深、变暗，严重时变成暗褐色或黑色，再生困难，交换容量大大降低，产水量明显减少且出水水质变差。

       被铁污染后的树脂可用盐酸处理进行复苏。先取少量树脂通过试验来确定zui适宜的酸液浓度和酸洗时间。然后将树脂移到耐酸的容器中，采用8-12%HCl将树脂浸泡或低流速循环，二者交替进行，时间约为10-20小时。在酸洗期间，应定期测定清洗液的酸度，如铁污染较严重，酸度下降较快，宜在中途更换部分酸液，以使复苏*。

       钠离子交换树脂酸洗后，先用清水清洗至排水接近中性，然后用1-2%NaOH浸泡或低流速循环2-4小时，再用10%食盐水浸泡15-20小时，zui后再用清水清洗至出水氯离子含量接近进水含量。

       为防止铁污染，一是应采用非金属管道设备或者进行管道防腐，二是对含铁量高的源水，*行除铁预处理。

       c、有机物污染

       当水中有油脂类、腐植酸及其它有机物时，极易在树脂表面形成一层油膜，堵塞树脂的微孔，对交换基团起封闭作用，从而严重影响树脂的性能。

       树脂被有机物污染的现象为：树脂层易结块，树脂密度减小，颜色变深发黑，交换容量明显下降，再生困难，出水水质变差。这些现象极易与树脂被铁污染的现象混淆，区别办法是：取少量被污染的树脂放入小试管中，加入少量水后摇动2-5min，然后仔细观察，如是有机物污染，会看到有彩虹现象。也可将少量树脂浸泡在5-10%HCl中，经2-4小时后，若溶液颜色变成黄绿色，树脂颜色变浅，为铁污染。

       树脂被有机物污染的复苏方法：一般可用2-4% NaOH和8-10% NaCl混合溶液，加热至40-50℃后，对树脂进行碱洗。碱洗可分2-4次进行，每次持续6-8小时，中间用水冲洗。

防止有机物污染，关键是对含有有机物的原水采取混凝、过滤或活性碳过滤等预处理。

       3、 离子交换器的工作过程       

       以下主要介绍钠离子交换软化处理：

       钠离子交换的目的就是除去水中的Ca2+、Mg2+，使硬水变成软水，以防止锅炉结垢。当水源水的碱度较低时，低压锅炉的给水都可以采用钠离子交换处理。软水器一般由运行、反洗、吸盐、盐箱补水、正行等五个工位组成。

       A、  运行

       水通过交换器中的离子交换树脂层，除去水中大部分或全部钙、镁离子的过程。其离子交换的反应过程如下：

2RNa +  Ca2+（Mg2+）         R2Ca（R2Mg）  +  2Na+

有效树脂           硬水                     失效树脂              软水

       当水流首先接触的上层交换剂失效后，继续进入的原水就与下一层交换剂进行离子交换，从而使工作层不断下移。整个交换剂层便分为三个区域，如图3-1所示：

       上部是失效的树脂层，在这一层中由于前期的运行，交换剂都已呈Ca2+、Mg2+型，失去了继续软化的能力，硬水通过这层时不再发生变化，故这一层称为失效层（也叫饱和层）；

       中间一层为交换层，也叫工作层，水通过这一层时，水中的Ca2+、Mg2+与交换剂中的Na+进行交换反应，因此在这层交换剂中既有Na型的，也有Ca、Mg型的；

       zui下部的交换剂是尚未参加交换反应的，基本都是Na型。随着交换剂的运行，失效层的区域不断增大，工作层不断下移，未交换区域随之减少。

       当工作层下移至接近交换剂层底部时，出水中将会因Ca2+、Mg2+穿透而出现硬度，因此为保证出水合格，应在底部保留一定的Na型未交换剂层，即当工作层到达交换剂层底部之前，就应再生交换剂，故zui底层的未交换剂层被称为保护层。

       影响工作层厚度的因素：

       ①、运行流速，水通过交换剂层的流速越快，工作层应越厚。

       ②、原水水质，出水质量标准一定时，原水中要除去离子浓度越大，工作层应越厚。

       ③、离子交换剂的颗粒越大，水流温度越低，交换反应的速度慢，工作层就应越厚。

       B、  再生过程

       使失效离子交换树脂恢复交换能力的过程，包括但不限于反洗、再生、置换、正洗等步骤。

       C、  反洗

       离子交换树脂失效后，用水由下向上清洗离子交换树脂层，使其膨胀而松动，同时清除树脂层上部的悬浮物和破碎树脂等杂质的步骤。

       反洗的目的：

       一是通过反洗，使运行中压紧的树脂层松动，有利于树脂颗粒与再生液充分接触；

       二是清除运行时在树脂表层积累的悬浮物及破碎的树脂，使交换器的水流阻力不会越来越大。

       同时为保证反洗时完整的树脂不被冲走，需要在罐体顶部设置一定的反洗空间，反洗强度越大要求的反洗空间越大。设计时，顺流再生与逆流再生固定床离子交换器应有树脂高度的40%～50%的反洗膨胀高度。

       D、 再生

       将一定浓度的再生液以一定的流速流过失效的离子交换树脂层，使离子交换树脂恢复其交换能力的步骤。根据再生液的流向不同，再生又分为顺流再生（再生液的方向与运行时的方向相同）和逆流再生（再生液的方向与运行时的方向相反）两种。本技术手册将再生称为吸盐。

       再生剂的耗量：使交换剂恢复1mol的交换能力，所消耗再生剂的量（g），称为再生剂的耗量，用NaCl再生时，也称为盐耗。

       E、  置换

       置换是再生的延续步骤。交换器停止进盐后，继续以再生时的液流流向和相近的流速注入水，使交换器内的再生液在进一步再生树脂的同时被排代出来。

       再生液进完后，罐体上部及树脂内还有未参与再生的盐液，为充分利用这部分盐液，继续从喷射器进水进行清洗。一般清洗水量为0.5～1倍树脂体积。置换时，盐箱内的空气止回阀关闭，空气不得进入罐体。

       F、  盐箱补水

       盐水吸完后，向盐箱中补充再生所需盐耗量的水。

       25℃下，1L水可溶解360g盐达到饱和（浓度为26.4%）。

       为使盐箱中的盐液达到饱和，应确保溶解时间大于6小时，且盐箱中有足够的固体盐。

       G、 正洗

       置换过程结束后或者停备用交换器开始投运前，进水按运行时的流向清洗离子交换树脂层，洗去再生废液和需除去的离子，直至出水合格为止的步骤。一般正洗水量为3～6～倍树脂体积。

       4、影响再生效果的因素       

       A、  再生方式

       一般逆流再生的效果比顺流再生好。

       顺流再生时，由于再生液首先接触的是交换器上部已*失效的交换剂，当再生液从上至下流至交换剂底部保护层时，再生液中不但Na+含量已很低，而且还含有大量已被交换下来的Ca2+、Mg2+，而离子交换是可逆的。因此，顺流再生时交换器底部的交换剂一般不能获得很好的再生，有时底部的保护层树脂甚至会被再生下来的Ca2+、Mg2+污染，影响出水质量。为了提高交换剂的再生度，就需要增加再生剂的用量。

       逆流再生时，再生液首先接触的是失效程度较低的保护层，当流至失效程度zui高的交换剂层时，虽然交换下来的Ca2+、Mg2+浓度较高，但由于随即被排出，故有利于平衡向再生方向移动。由于逆流再生可使交换剂保护层再生十分*，所以即使交换剂表层的再生度差些，也不会影响出水质量。

       逆流再生比顺流再生具有出水质量好，盐耗低，工作交换容量大等优点。

       B、  再生剂用量

       再生剂用量不足时，交换剂的再生度低，工作交换容量受影响，制水周期缩短，交换器自耗水量增大，有时会影响出水质量。适当增加再生剂的比耗，可提高交换剂的再生程度。一般固定床离子交换器再生一次所需的再生剂用量（mz）可按下式计算：

       mz=VR·E·k·M/（ε×1000）

       式中：    mz--再生一次所需再生剂用量，kg；

                      VR--树脂的填装量，m3；

                      E--交换剂的工作交换容量，一般强酸性阳树脂为800～1500mol/m3；

                      k--再生剂比耗，对强型离子交换树脂一般逆流再生取1.2～1.8；顺流再生时                 取2～3.5；对于弱型离子交换树脂一般只需取1.1～1.5即可；磺化煤取3～4.5；

                      M--再生剂的摩尔质量，g/mol；NaCl为58.5 g/mol；

                      ε--再生剂的纯度，一般食盐中NaCl含量为95%～98%。

       C、  再生液浓度

       当再生剂用量一定时，在一定范围内，其浓度越大，再生程度越高。如再生液浓度太低，则再生不*，且再生所需的时间长，设备自耗水量大。但再生液浓度也不能过高，因为再生剂用量一定时，浓度越高，再生液体积越小，与交换剂的反应就不易均匀地进行，而过高的浓度还会使交换基团受到压缩，从而使再生效果反而下降。

       一般情况下，再生液的浓度应控制在5%～8%。而饱和盐水在常温下的浓度为26%，故对采用射流器进盐的阀门要求射流器的吸射比在20%～32%之间。润新阀的各型号射流器都满足这一要求。

       D、 再生液流速

       再生液流速是指再生液通过交换剂层时的速度。再生液流速如过快，再生液与交换剂接触时间过短，交换反应尚未充分进行，再生液就已被排出交换器。顺流再生再生液的流速一般控制在4～8m/h，对于无顶压逆流再生交换器，为防止再生时乱层，再生液的流速宜控制得更低，一般为2～4m/h。

       为使再生时交换反应充分进行，一般认为再生液与交换树脂的接触时间应不少于30分钟。当再生剂用量和再生液流速确定后，进再生液的时间可按下式计算：

       t=60Vz/（Sυ）

       其中，Vz=mCZ/（Cρ×103）

       式中：t--进再生液的时间，min；

                  Vz--进再生液的体积，m3；

                  S--交换剂层（交换器）的截面积，m2；

                  υ--再生液流速，m/h；

                  mCZ--纯度为100%的一次再生剂用量，Kg；

                  C--再生液浓度，%；

                   ρ--再生液密度，kg/L或t/m3。

       E、  再生液温度

       再生液温度对再生效果的影响也很大，适当提高再生液温度，可加快离子的扩散速度，提高再生效果。离子交换剂再生时，将再生液温度提高到50℃时，可大大提高再生程度。但受离子交换剂的热稳定性限制，再生液的温度也不可过高，否则易使交换剂的交换基团分解，使交换剂变质并影响其交换容量。

       F、  再生剂纯度

       再生剂的纯度对交换剂的再生程度和出水水质影响较大，如再生剂含有大量杂质离子，尤其是含有要交换的“反离子”，就会降低再生程度。如食用的含碘盐中NaCl含量低，不宜用作再生剂。