氯碱工业中高纯水制备探讨

氯碱工业中高纯水制备探讨

李大忠 ,雷宸尧,狄学刚

新疆圣雄能源股份有限公司氯碱厂 新疆维吾尔自治区  吐鲁番市838100

摘要：高纯水的品质在这些行业中起着非常重要的作用，对产品的质量也是决定性的。因此，在高纯水的生产过程中，保证高纯水装置的连续稳定运行，提高高纯水的品质成为行业的关注重点。在保证稳定运行提高品质的同时，降低装置的运行成本则能降低消耗，进一步提高生产效益。

关键词：氯碱工业；高纯水制备；策略

1高纯水在氯碱工业中的应用

采用离子膜法制取烧碱过程中高纯水的使用：向阴极液添加高纯水与烧碱溶液混合，使其质量分数维持在28%～30%；高纯盐酸生产用水；离子交换树脂再生时需用高纯水置换酸和碱；整流器冷却用水；化验室、电槽组装及其他用水；泵密封用水。

2高纯水的制取方法

2.1使用自清洗过滤器和超滤器替代多介质过滤器和活性炭过滤器

传统的配置系统软件采用多介质过滤器和石英砂过滤器对污水进行初步处理，以去除细颗粒，降低水的浊度。

多介质过滤器（也称为水处理过滤器）是以长焰煤、沙子、细紫象牙或其他材料层为基础的。根据过滤材料从上到下过滤污水时，由于吸收的机械阻力效应，水中的悬浮固体被过滤层表面截留；当水流进入过滤层的中间时，由于过滤材料层中的细砂排列得更紧密，水中的颗粒更容易与砂粒碰撞，水中的絮状物、悬浮固体和砂粒的表层相互粘附，水中的杂质被过滤材料层截留，从而获得响应水质。在使用过滤器一段时间后，必须对其进行反作用，以去除上部残留物。混凝剂应根据实际水质情况添加。

活性炭的吸附原理是在颗粒表面产生一层平衡的表面浓度，然后将有机化合物杂质吸附到活性炭颗粒中。早期应用吸附效果良好。活性炭吸收表面的余氯，然后在碳基的帮助下充分反映余氯的催化反应和氧化。同时，它将可还原的氯金属氧化物正离子重构为不可还原的硫酸盐和二氧化碳。活性炭还可以聚集微生物菌株，因此必须进行定期消毒和杀菌，尽管这仍然是系统中微生物菌株的潜在污染物。

如果使用自清洁过滤器，不仅使用和再生方便，而且便于机械自动化，这也会减少室内空间。自清洁过滤器还可以根据使用时间或出水质量设置自动清洁时间。

制备处理在超滤和自清洁过滤器的配合下进行。超滤的超滤膜对水体的影响是毋庸置疑的。关键是要考虑生产成本。从投资角度来看，自清洁过滤器和超滤器配置的成本高于多介质过滤器和石英砂过滤器配置。然而，前者的使用成本将更少，两者之间的差额的运营成本将在3-5年内收回。

2.2高纯水制取方法一

根据深井泵将源水泵入原水蓄水池。在混凝剂的影响下，原水中的悬浮固体、有机化合物和游离氯根据多介质过滤器（从上到下）去除，然后进入石英砂过滤器，再次去除水中剩余的有机化合物、细菌和游离氯。合格的过滤水通过多介质过滤器与阻垢缓蚀剂混合，根据高压水泵送至反渗透膜过滤装置，去除水中大部分杂质和正离子，浓缩水排出。脱气塔将水从水中除去，以除去溶解的二氧化碳，然后进入中间储罐。水由中间离心泵送至阳离子-阴离子混合离子交换器（俗称混床）。水是从上到下的。根据离子交换法的基本原理，进一步去除水中剩余的阴离子和正离子，合格的净化水进入高纯度储水箱，根据高纯度水泵送至每位客户。

2.3高纯水制取方法二

方法2取消了方法1中的石英砂过滤器，并加强了阴阳树脂交换剂。当水基于正离子树脂床时，水中的正离子杂质被树脂吸收。核心是将正离子杂质与树脂中的可交换正离子（H）交换，以消除它们。在水中交换小时数，使水页H下降。

交换的结果是去除了水中的阳离子杂质，水接近中和。随着交换过程的进行，树脂的交换水平逐渐降低。当其接近树脂的交换容量时，需要再生树脂。阳离子树脂用3%～5%硫酸再生，阴离子树脂用2%～4%苛性钠溶液再生。再生的基本原理也是使用离子交换法。

混床的作用是将阴阳离子交换树脂均匀混合，然后将其安装到交换器中，以去除水中残留的阴阳离子杂质和正离子，同时形成水。混床进出口水基本不变。混合床的再生比单床的再生更复杂。首先，分离混合的阴阳树脂。阳离子树脂轻且在顶部；下一层的正离子树脂很重。有时，为了便于分层，可以加入少量烧碱溶液，然后将烧碱溶液和酸溶液分别引入阴阳树脂层中进行再生，然后在搅拌后重复使用再生树脂。

模式II中增加的阴离子和阳离子树脂单床交换器，在使用初期，阳离子树脂和水页H相对较低，酸度非常强，有利于水中弱酸电解质溶液的电离，从而被去除；阳离子树脂颗粒和水的页面显示出强烈的碱性偏压，这有利于酸性电解质溶液在水中的电离，从而被去除，降低了混床的负荷，降低了混合床的再生频率，减少了废水的消耗，提高了高纯度水的质量。

上述两种方法可以满足离子交换膜法提取氢氧化钠对高纯度水的需求。缺陷取决于产生的酸碱废水的量，因为其中有许多杂质和正离子，不能重复使用。

2.4高纯水生产方法三

模式3结合了电去离子技术和膜分离技术，以取代从阴离子和阳离子交换树脂制备高纯度水的过程。各种工艺生产的净化水水质好，能耗低，长期无酸碱废水。当敏捷制造系统软件中常用的阴阳树脂再生时，水电离产生的H和OH-在电磁场效应中再生。

敏捷制造技术在废水处理、粗盐净化和超纯水系统制备中的应用也得到了应用，但在从离子膜制备氢氧化钠的过程中应用较少。在过去30年中，敏捷制造技术的发展趋势相对较快。从一开始，薄室混床和厚室混床发展为分层床和分裂床，床层结构逐渐改善。

将敏捷制造技术与膜分离技术相结合，去除水中杂质离子的整个过程主要包括离子交换法、静电场作用下水的传热和电离。

源水自上而下流入阳离子交换树脂床，水中的杂质被树脂交换吸附。此外，在静电场的影响下，它根据阳离子交换膜流入浓缩水室，树脂中的时钟被交换到水中，减少了水中的小时数。

随着电力插入工艺的发展，水中的杂质和正离子越来越低。在相对稳定的电流负载和静水电场的影响下，时钟被水解出双极膜。其中，时钟根据阳离子交换膜进入阳离子交换树脂床，时钟根据负质子交换膜进入阴离子交换树脂床。负离子交换膜具有负载电流的功能，也是负离子交换树脂床阳离子树脂床粒子在电磁场作用下的再生过程。水源水通过阳离子树脂床后，进入阳离子树脂床。根据离子交换法和静电场效应，水中的阳离子X（X）-进入浓缩水室。整个再生过程与阳离子树脂的再生过程相似。离开阳离子树脂床的水为合格水。

3发展方向

仪表板采用简单的结构设计。在确保主要参数测量准确、稳定、可靠的前提下，选择简单的设计和结构优化，以进一步降低常见故障的频率和维护时间。例如，在线TOC企业检查员可以采用“水电分离”的设计，将检查电路板的水道和检查取样空气氧化室与合理布局分开，并完全保护水道和线路的中间，避免水道渗水损坏电源电路。提升石英螺旋钢管结构，避免损坏和渗水。改进电导率传感器，使在线监测TOC企业的限值更低，灵敏度更高，满足更高标准的要求。

分体式设计方案，使用模拟信号传输数据。测试端和分析端应按导线连接，并选择模拟信号传输数据。输电线路的长度将不再危及实际的输电效果。测量点靠近精确的测量位置，这表明端部和控制端可以放在远离危险环境的主控制室，以减少现场时间和操作人员的疲劳程度。

结论

目前,在美国、日本及其他一些国家或地区,允许只要能够通过验证被证明如同蒸馏法一样有效且可靠的某些纯化技术,如终端超滤和反渗透技术,可以用于注射用水的生产。在我国,随着制药用水系统产品的发展,用膜法生产高纯水替代注射用水指日可待,一旦允许使用非蒸馏方法来制备注射用水,也就是用高纯水来替代的话,所降低的生产成本是非常可观的。

参考文献：

[1]曹忠，龙姝，卢菲娜，等.荧光光谱分析法用于维生素药片中核黄素的检测[J].食品与机械，2020,25(4):95~99.

[2]葛琳琳，丁蕾，闫静，等.核黄素与NADH在紫光波段的激光诱导荧光光谱研究[J].原子与分子物理学报，2020,30(1):125~131.