Hệ thống sản xuất nước khử khoáng nhà máy đạm phú mỹ

Hệ thống sản xuất nước khử khoáng nhà máy đạm phú mỹ

HỆ THỐNG SẢN XUẤT NƯỚC KHỬ KHOÁNG

NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ

Ngày ban hành Soạn thảo Kiểm tra Phê duyệt

NỘI DUNG

Trang

I.  MỤC ĐÍCH 5 

II.  CÁC CÂU HỎI ÔN TẬP 5 

III.  PHẠM VI ÁP DỤNG 5 

IV.  TÀI LIỆU VIỆN DẪN 6 

V.  ĐỊNH NGHĨA-THUẬT NGỮ 6 

VI.  LÝ THUYẾT CƠ SỞ 6 

1.  NƯỚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC 6 

2.  MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA NƯỚC 8 

3.  CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG NƯỚC KHỬ KHOÁNG 9 

4.  CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC 11 

5.  CHẤT TRAO ĐỔI ION 15 

6.  HẠT NHỰA TRAO ĐỔI ION 16 

7.  CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ TRAO ĐỔI ION 21 

8.  TÁI SINH HẠT NHỰA TRAO ĐỔI ION 22 

9.  XỬ LÝ BAN ĐẦU NHỰA MỚI 25 

10.  PHỤC HỒI NHỰA BỊ NHIỄM BẨN 25 

11.  CÁC HOÁ CHẤT THÔNG DỤNG 26 

VII.  NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 32 

1.  Các thiết bị chính 32 

2.  Thiết bị trao đổi ion dương 30PK1001/V1 (A/B/C) 33 

3.  Thiết bị khử khí 30PK1001/V2 34 

4.  Thiết bị trao đổi ion âm 30PK1001/V3 36 

5.  Thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp 30PK1001/V4 37 

6.  Bồn pha loãng axít để tái sinh thiết bị trao đổi ion dương 30PK1001/TK10 38 

7.  Bồn pha loãng axít để tái sinh thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp 30PK1001/TK11 39 

8.  Bồn định lượng axít để tái sinh thiết bị trao đổi ion dương 30PK1001/TK3 39 

9.  Bồn định lượng axít để tái sinh thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp 30PK1001/TK4 39 

10.  Bồn định lượng xút để tái sinh thiết bị trao đổi ion âm 30PK1001/TK5 39 

11.  Bồn định lượng xút để tái sinh thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp 30PK1001/TK6 40 

12.  Bơm nước tái sinh 40 

13.  Bồn định lượng Natri Sulphit Na2SO3 30PK1001/TK7 40 

14.  Bể trung hoà 30PK1001/BA1 41 

15.  Bể cân bằng 30PK1001/BA2 41 

16.  Bồn chứa axít để trung hoà 30PK1001/TK9 41 

17.  Bơm định lượng axit để trung hoà nước thải tái sinh 30PK1001/ P8 A/B 41 

18.  Bồn chứa xút để trung hoà 30PK1001/TK8 41 

19.  Bơm định lượng xút để trung hoà nước thải tái sinh 30PK1001/ P7 A/B 42 

20.  Bơm nước thải tái sinh đã trung hoà 30PK1001/ P5 A/B 42 

21.  Quạt không khí bể trung hoà 30PK1001/ K1 A/B 42 

22.  Bồn chứa khí nén để tái sinh thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp 30PK1001/V5 42 

23.  Các thiết bị đo lường, điều khiển, các loại van 42 

VIII.  TIÊU HAO HOÁ CHẤT VÀ YÊU CẦU SẢN PHẨM NƯỚC 43 

1.  Đặc tính của nước cấp (nước thô) 43 

2.  Tính chất nước khử khí đầu vào thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp 44 

3.  Đặc tính nước khử khoáng ra khỏi thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp 44 

4.  Các thông số thiết kế khi hệ thống chỉ sử dụng nước thô 45 

5.  Tiêu hao hoá chất chỉ trong trường hợp chỉ sử dụng nước thô 48 

6.  Các thông số thiết kế khi hệ thống sử dụng nước hỗn hợp 49 

7.  Tiêu hao hoá chất trong trường hợp sử dụng nước hỗn hợp 50 

IX.  NHIỆM VỤ CƯƠNG VỊ VÀ MỐI QUAN HỆ 51 

1.  Nhiệm vụ 51 

2.  Mối quan hệ 51 

3.  Nguyên lý sản xuất 51 

4.  Dây chuyền công nghệ 52 

5.  Thiết bị, đường ống phải quản lý 52 

X.  CHỈ TIÊU KỸ THUẬT NƯỚC KHỬ KHOÁNG 53 

XI.  QUY TRÌNH KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG 54 

1.  Công tác chuẩn bị trước khi khởi động 54 

2.  Quy trình khởi động công đoạn khử ion 54 

3.  Quy trình khởi động các bình trao đổi ion tầng hỗn hợp 56 

XII.  QUY TRÌNH TÁI SINH NHỰA TRAO ĐỔI ION 57 

1.  Các phản ứng hóa học trong quá trình tái sinh hạt nhựa trao đổi ion 57 

2.  Tái sinh cụm khử ion 57 

3.  Tái sinh cụm trao đổi tầng hỗn hợp 66 

4.  Sự khác nhau giữa tái sinh bình thường và tái sinh kép 72 

XIII.  QUY TRÌNH NGỪNG BÌNH THƯỜNG 73 

1.  Ngừng bình thường cụm khử ion 73 

2.  Ngừng bình thường thiết bị trao đổi tầng hỗn hợp 74 

XIV.  QUY TRÌNH XỬ LÝ SỰ CỐ 75 

1.  Cụm khử ion 75 

2.  Cụm trao đổi tầng hỗn hợp 77 

XV.  SỰ KHÁC NHAU GIỮA QUY TRÌNH ĐÃ BAN HÀNH VÀ THỰC TẾ SẢN XUẤT HIỆN ĐANG ÁP DỤNG 80 

XVI.  GIÁM SÁT HỆ THỐNG VẬN HÀNH 81 

XVII. CHẾ ĐỘ GIAO NHẬN CA 82 

I MỤC ĐÍCH

Tài liệu này:

• Giới thiệu lý thuyết chuyên môn liên quan đến các quá trình hoá học trong hệ thống xử lý nước khử khoàng áp dụng tại nhà máy Đạm Phú Mỹ

• Mô tả các thiết bị chính và nguyên tắc hoạt động, quy trình vận hành của chúng

• Mô tả từng bước chi tiết trong quy trình xử lý nước khử khoáng từ nước công nghiệp, quy trình tái sinh hạt nhựa trao đổi ion trong hệ thống xử lý nước khử khoáng áp dụng tại Nhà máy Đạm Phú Mỹ

• Chỉ ra các thông số cần theo dõi, giám sát trong quá trình vận hành các thiết bị của hệ thống nước khử khoáng nhằm sản xuất đủ khối lượng nước khử khoáng đạt các chỉ tiêu công nghệ phục vụ sản xuất của nhà máy

• Giới thiệu các hoá chất sử dụng trong quá trình xử lý nước khử khoáng, cách tồn chứa, vận chuyển, quy tắc sử dụng an toàn hoá chất, các biện pháp sơ cấp cứu khi tai nạn với hoá chất

II CÁC CÂU HỎI ÔN TẬP

• Mục đích của việc khử khoáng nước trong nhà máy Đạm Phú Mỹ là gì?

• Nêu các thiết bị chính, ứng dụng của chúng ?

• Nêu các phản ứng hoá học chính xảy ra trong quá trình khử khoáng nước công nghiệp ?

• Nêu các phản ứng hoá học chính xảy ra trong quá trình tái sinh nhựa trao đổi ion dương, âm?

• Tại sao phải lắp thiết bị khử khí trong dây chuyền khử khoáng nước?

• Nêu các thông số vận hành cần theo dõi trong hệ thống khử khoáng nước?

• Nêu các hoá chất sử dụng để tái sinh hạt nhựa? Các mối nguy hiểm của các hoá chất đó?

• Quá trình tái sinh thường tự động, vậy khi nào thì cần tái sinh thủ công?

• Nước thải tái sinh có cần phải trung hoà không? Tại sao?

• Nêu các bước trung hoà nước thải tái sinh?

• Làm thế nào để vận chuyển, tồn chứa nước khử khoáng?

IV TÀI LIỆU VIỆN DẪN

) Operating manual “Utilities production” Vol.1, Vol.2, Vol.3

) Utility & Offsite PFD 2098-31-PFD-0010-01’ 2098-31-PID-0031-01~09

V ĐỊNH NGHĨA-THUẬT NGỮ

) Nước khử khoáng là nước đã được sử lý, loại bỏ phần lớn các ion kim loại, phi kim

thường có trong nước đạt đến các chỉ tiêu kỹ thuật cho việc sản xuất hơi nước

) Nước thô là nước công nghiệp

) Nước ngưng công nghệ là nước thu được sau khi ngưng tụ hơi từ các quá trình công

nghệ của các xưởng công nghệ

) Nước ngưng hơi là nước thu được từ quá trình ngưng tụ trực tiếp hơi nước

) Nước ngưng tua bin là nước thu được từ các tua bin hơi nước

) Tái sinh là quá trình khôi phục khả năng trao đổi ion của hạt nhựa trao đổi ion bằng Axít

và bazơ

VI LÝ THUYẾT CƠ SỞ

1 NƯỚC VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA NƯỚC.

Phân tử nước H2O do 2 nguyên tử Hydro (H) và 1 nguyên tử Oxy (O) liên kết cộng hoá trị với nhau dựa trên cặp electron dùng chung Phân tử H2O được biểu diễn ở dạng đơn giản liên kết cộng hoá trị như sau:

ra hay thu vào cũng lớn nhất Đây là một đặc điểm có nhiều ứng dụng của nước

Nước có tính phân ly yếu tạo thành các ion H+ và ion OH- Nước là dung môi trung tính (pH = 7)

có khả năng hoà tan rất nhiều các hoá chất khác nhau và là thành phần cơ bản của cơ thể sống

Nước trong tự nhiên tồn tại ở cả 3 pha, dưới dạng các dung dịch với nhiều loại tạp chất khác nhau ( các muối kim loại, các hợp chất keo tụ, các hợp chất hữu cơ, các vi sinh vật, tảo…) với hàm lượng không giống nhau và chiếm trên 70% diện tích bề mặt trái đất: pha rắn (băng ở các vùng lạnh, ôn đới), Pha lỏng (biển, ao, hồ, sông suối, mạch ngầm…), pha hơi (bay lơ lửng trong không khí, mây…)

Trong công nghiệp nước được sử dụng ở cả dạng thô (không qua sử lý) và cả dạng đã qua xử lý ở các cấp độ khác nhau tuỳ theo mục đích và quá trình công nghệ

Nước sông, biển có thể dùng làm nguồn lạnh trong các thiết bị trao đổi nhiệt Sau khi qua xử lý

sơ bộ bằng lắng, lọc, trao đổi ion, chưng cất… để thu được nước công nghiệp, nước uống, nước khử khoáng dùng cho lò hơi, nước nguyên chất…

Nước nguyên chất được sử dụng làm dung môi, chất chuẩn, dùng trong công nghiệp dược… Nước khử khoáng dùng để sản xuất hơi nước Hơi nước được sử dụng như một nguồn động lực

để làm quay các tuabin hơi, chưng theo hơi nước (tripping), làm nguyên liệu cho các phản ứng hoá học…

Nước công nghiệp sử dụng làm nguồn nhiệt nóng, lạnh…trong các thiết bị trao đổi nhiệt Nước

công nghiệp còn làm nguyên liệu cho các quá trình xử lý nước để thu nước khử khoáng, nước nguyên chất

Nước cứng là nước có tạp chất là các muối hoà tan của kim loại Canxi (Ca), Magie (Mg) ở dạng

ion Ca2+ , Mg2+ Ở nồng độ cao, các muối kim loại này hoà tan kém hơn và kết tủa trên bề mặt thiết bị truyền dẫn, thiết bị tồn chứa sẽ gây tắc nghẽn các đường ống, giảm khả năng truyền dẫn nhiệt của thiết bị, làm giảm năng suất và lâu dài sẽ gây hư hỏng thiết bị nghiêm trọng Do vậy vấn đề xử lý nước trong công nghiệp luôn được đặt ra và nghiên cứu từ lâu Ở quy mô công nghiệp, người ta dùng hạt nhựa trao đổi ion dương ROH để trao đổi loại bỏ các ion ion dương

Ca2+ , Mg2+ Nước đã khử các ion dương Ca2+ , Mg2+ (hoặc còn, nhưng ở nồng độ rất thấp) được gọi là nước mềm

Ngoài ra, trong nước công nghiệp cũng thường có Clo tự do Cl2 , ion Cl- (trong hoá chất khử trùng nước) gây ăn mòn thiết bị kim loại rất mạnh Do vậy người ta cũng phải loại bỏ chúng trong nước Clo tự do Cl2 được khử thành ion âm Cl- trong nước bằng Na2SO3 Trong các dây chuyền công nghiệp, các ion âm được loại bỏ bằng nhựa trao đổi ion âm R’OH

Nhà máy Đạm Phú Mỹ là một đặc trưng về sử dụng nước ở tất cả các dạng nêu trên.

Hiện nay nước được xử lý khử khoáng để sản xuất hơi nước Hơi nước cũng dùng để quay các tuabin nhưng cho nhiều mục đích khác nhau như làm nguồn động lực dẫn động máy phát điện, máy nén khí hay bơm…trong công nghiệp

b) Ứng dụng truyền dẫn nhiệt

Do nhiệt dung riêng lớn - lượng nhiệt toả ra/thu vào để làm cho nước giảm/tăng thêm 1 0C – nên nước được dùng làm chất truyền dẫn nhiệt trong công nghiệp Đặc biệt, hơi nước có áp suất càng cao thì nhiệt độ càng cao Đây là một trong những tính chất có ứng dụng kinh tế nhất của nước Người ta dùng hơi nước áp suất cao để làm nguồn nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt, trong các thiết bị phản ứng…Việc khống chế nguồn nhiệt hơi nước rất dễ dàng bằng sự thay đổi áp suất của hơi nước Nếu không sử dụng hơi nước thì không biết khoa học ứng dụng hiện nay còn đang

ở giai đoạn nào trong lịch sử

c) Ứng dụng làm tác nhân lạnh

Ngoài dùng làm tác nhân nóng thì nước còn được dùng làm tác nhân lạnh như để lấy nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt

d) Ứng dụng làm sạch

Nước dùng để hoà tan, xối rửa chất bẩn bám trên bề mặt các thiết bị, vật dụng rất hiệu quả ngay

cả trong đời sống thường nhật như chúng ta đã biết

e) Ứng dụng làm nguyên liệu

Nước và hơi nước được dùng làm nguyên liệu trong rất nhiều các phản ứng hoá học

Trong công nghiệp đạm nước dùng làm nguồn cấp Hydro để sản xuất NH3 làm thành phần chính của đạm ( NH2)2CO

f) Ứng dụng làm dung môi

Nước là chất dễ dàng hoà tan nhiều chất khác nhau nên được sử dụng làm dung môi rất tốt trong công nghiệp hoá chất, công nghiệp dược Trong công nghiệp tuyển khoáng, nước sử dụng để dung môi tuyển ( thanh lọc ) được nhiều loại khoáng chất

3 CÁC CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG NƯỚC KHỬ KHOÁNG.

a) Độ pH

Độ pH là một chỉ tiêu quan trọng, nó biểu thị tính chất axit hoặc tính kiềm của nước Nước nguyên chất có tính trung hoà, trong nước đó chỉ có khoảng một phần mười triệu phân tử nước phân ly thành ion H+ và OH-

Trong nước nguyên chất ở 220C, nồng độ các ion H+ và OH- như sau:

[H+] = [OH-] = 10-7 g/l

Độ pH định nghĩa (tính bằng ) âm logarit cơ số 10 của nồng độ ion H+ như sau:

pH = -lg[H+] Vậy với nước nguyên chất thì:

pH = -lg[H+] = -lg[10-7 ] = +7 Dựa vào độ pH người ta phân nước ra các loại như sau:

Nước có pH < 5,5 là nước có tính chất axit mạnh

Nước có pH = 5,5 ÷ 6,5 là nước có tính chất axit yếu

Nước có pH = 6,5 ÷ 7,5 là nước trung tính

Nước có pH = 7,5 ÷ 8,5 là nước có tính chất kiềm yếu

Nước có pH > 8,5 là nước có tính chất kiềm mạnh

Tuỳ theo độ pH mà các axit lẫn trong nước có các cấp phân ly khác nhau Thí dụ với axit silicxic

H2SiO3 Khi pH < 7 hầu như không phân ly thành ion, khi 7 < pH < 11, chỉ phân ly ở cấp thứ nhất theo phương trình phản ứng

2-Tuỳ theo cấp phân ly của axit trong nước có pH khác nhau có thể giúp ta khảo sát quá trình hình thành cáu cặn trong lò hơi, vì các ion dương có thể liên kết với các ion kim loại hình thành các chất có độ hoà tan khác nhau

Ví dụ, trong nước có pH = 8,3 ÷ 8,4, có chứa nhiều ion HCO3- thì khó đóng cáu cặn trong thiết bị

do khi đó sẽ tạo ra Ca (HCO3)2, Mg(HCO3)2 dễ hoà tan Ngược lại khi pH > 12 thì lại tạo thành CaCO3, MgCO3 khó hoà tan bám trên bề mặt thiết bị

b) Độ cứng của nước

Độ cứng của nước biểu thị nồng độ các ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước và cũng là khả năng bám cáu cặn trên bề mặt thiết bị truyền nhiệt, thường đo bằng độ cứng Đức hoặc cứng miligam đương lượng

Độ cứng Đức : 10H = 10 mg CaO/lit

Độ cứng miligam đương lượng: 1 mgd/lit = 20,04 mg Ca2+/lit

hoặc 1 mgd/lit = 12,16mg Mg2+/lit Dựa theo độ cứng có thể chia nước thành các loại như sau:

Độ cứng vĩnh cửu không khử được bằng nhiệt độ

Tổng độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu gọi là độ cứng toàn phần

Ngoài ra người ta đôi khi còn dùng độ cặn hoặc độ khô kết làm một trong các chỉ tiêu của nước

Độ cặn là tổng hàm lượng các vật chất còn lại sau khi làm cho nước bay hơi hết Đơn vị đo độ

cặn là mg/lit

d) Tác hại của tạp chất

Các tạp chất khí như O2, CO2, H2S…trong nước, hơi nước sẽ tạo thành các axit, gốc axit gây ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá các bề mặt kim loại Thường phải khử bớt các chất khí bằng cách gia nhiệt theo nguyên lý, nhiệt độ càng cao thì khả năng hoà tan các khí càng giảm do vậy khi gia nhiệt nước trong bộ khử khí thì các chất khí tách ra khỏi nước và được thải ra ngoài Các tạp chất rắn thì có thể tách ra thành cáu cặn bám vào các bề mặt truyền nhiệt như các bộ hâm nóng nước, ống sinh hơi, bộ quá nhiệt…gây giảm hiệu suất trao đổi nhiệt và quá nhiệt cục bộ trong thiết bị, giảm tuổi thọ của thiết bị rất nhanh chóng

Sở dĩ các tạp chất tách ra được, một mặt vì nhiệt độ tăng cao thì độ hoà tan của một số muối trong nước giảm xuống, mặt khác khi vận hành, nước dùng để sản xuất hơi liên tục bay hơi, làm cho nồng độ tạp chất tăng dần (do tích luỹ), khi nồng độ tạp chất vượt quá nồng độ bão hoà thì tách ra, tạo thành cáu cặn trên bề mặt thiết bị Ngoài ra do tác dụng nhiệt, nhiều tạp chất bị biến đổi tạo thành chất khó hoà tan, đóng cáu lên bề mặt thiết bị

Người ta cũng phân ra hai loại cáu cặn: Cáu cặn sơ cấp và cáu cặn thứ cấp

Cáu cặn sơ cấp là cáu cặn sinh ra lập tức bám ngay vào bề mặt thiết bị Cáu cặn này khó xử lý loại bỏ khỏi bề mặt thiết bị

Cáu cặn thứ cấp là cáu cặn do tích tụ lại rồi mới bám lên bề mặt thiết bị Cáu cặn thứ cấp dễ xử lý hơn cáu cặn sơ cấp

Cáu cặn cũng thường mang điện tích và gây ăn mòn điện hoá cục bộ tạo thành các vết lõm, hố sâu, những kẽ nứt trên đường ống, thiết bị

ƒ Áp suất P > 100 bar, H0 ≤ 0,005 mgd/l + Với lò hơi trục lưu, H0 ≤ 0,001 mgd/l

- Hàm lượng Ôxy trong nước không được vượt quá 0,03 mg/l khi áp suất P ≤ 32 bar và không vượt quá 0,02 mg/l khi áp suất P > 32 bar

- Các tạp chất khác cần trong phạm vi cho phép như bảng sau:

Hàm lượng tạp chất cực đại cho phép, mg/l

Để giảm bớt tác hại của cáu cặn đối với lò hơi, thường dùng các biện pháp sau:

- Hạn chế đến mức tối thiểu các tạp chất trong nước cấp lò hơi, túc là xử lý nước nước khi đưa vào lò hơi, hay gọi là xử lý nước ngoài lò

- Dùng biện pháp biến những tạp chất có nhiều khả năng đóng cáu thành những chất rắn tách ra dưới dạng bùn để dễ dàng thải ra ngoài Biện pháp này còn gọi là xử lý nước trong

lò

Trước khi đưa nước vào lò hơi có thể tiến hành kết hợp các phương pháp xử lý nước sau:

4.1 Phương pháp lắng lọc:

Có tác dụng khử trực tiếp các hạt bùn có đường kính trên 10-3 mm (1 phần nghìn mm) hoặc

những hạt keo sau khi đã cho chúng kết hợp lại với nhau

4.2 Phương pháp xử lý bằng hoá chất kết hợp với lắng lọc:

Có thể dùng vôi Ca(OH)2 để thực hiện các phản ứng:

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3 + 2H2O 2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 → 2CaCO3↓ + Mg(OH)2↓ + 2H2O Ca(OH)2 + MgCl2 → Mg(OH)2 ↓ + CaCl2

Ca(OH)2 + MgSO4 → Mg(OH)2 ↓ + CaSO4

2NaOH + Ca(HCO3)2 → CaCO3 ↓ + Na2CO3 + 2H2O 2NaOH + Mg(HCO3)2 → MgCO3 ↓ + Na2CO3 + 2H2O 2NaOH + MgCO3 → Mg(OH)2 ↓ + 2Na2CO3

2NaOH + MgCl2 → Mg(OH)2 ↓ + 2NaCl 2NaOH + CO2 → Na2CO3 ↓ + H2O Sôđa Na2SO3 sinh ra, có thể tiến hành các phản ứng sau:

Na2CO3 + CaCl2 → CaCO3 ↓ + 2NaCl

Na2CO3 + CaSO4 → CaCO3 ↓ + Na2SO4

Đặc điểm của phương pháp dùng xút là có sinh ra sôđa, nó có thể làm mềm độ cứng của canxi Nếu lượng sôđa sinh ra vừa đủ là tốt nhất, không đủ thì có thể bổ xung thêm Do đó còn gọi là phương pháp xút + sôđa Nếu thừa ion CO32- thì đưa thêm vôi, gọi là phương pháp xút + vôi Ngoài ra người ta còn dùng một số hoá chất khác như Na3PO4, BaCO3, Ba(OH)2, BaAl2O4…

4.3 Phương pháp xử lý nước bằng trao đổi cation (ion dương)

Cho nước cấp nồi hơi đi qua bình đựng các cationit (hạt nhựa trao đổi ion dương ) như Na,

R-H, R-NH4…trong đó R- là gốc của cationit không hoà tan trong nước, đóng vai trò là anion (ion âm) trong nước Khi đó các cation dễ đóng cáu cặn có trong nước như Ca2+, Mg2+ …sẽ trao đổi với các cation dễ hoà tan của cationit như Na+, H+, NH4+ … Như vậy các cation dễ đóng cáu cặn được cationit giữ lại, còn các cation dễ hoà tan theo nước cấp vào lò

Khi dùng Cationit Natri, phản ứng xảy ra như sau:

2NaR + Ca(HCO3)2 → CaR2 + 2NaHCO3

2NaR + Mg(HCO3)2 → MgR2 + 2NaHCO3

2NaR + CaCl2 → CaR2 + 2NaCl 2NaR + MgCl2 → MgR2 + 2NaCl 2NaR + CaSO4 → CaR2 + Na2SO4

2NaR + MgSO4 → MgR2 + Na2SO4

Khi dùng Cationit Hydro, thì xảy ra phản ứng sau:

2HR + Ca(HCO3)2 → CaR2 + 2CO2↑ + 2H2O

2HR + Mg(HCO3)2 → MgR2 + 2CO2↑ + 2H2O

2HR + CaCl2 → CaR2 + 2HCl

Khi dùng Cationit Amôn, thì xảy ra các phản ứng sau:

2NH4R + Ca(HCO3)2 → CaR2 + 2NH4HCO3

2NH4R + Mg(HCO3)2 → MgR2 + 2NH4HCO3 2NH4R + CaCl2 → CaR2 + 2NH4Cl

2NH4R + MgSO4 → MgR2 + (NH4)2SO4

Từ các phản ứng trên ta thấy rằng khi dùng cationit thì toàn bộ độ cứng đều được khử, có thể đạt đến trị số nhỏ, thậm chí tới mức chỉ còn 0,01 ÷ 0,015 mgd/l, song độ kiềm và các thành phần anion khác có trong nước không thay đổi

Khi dùng Cationit Hydro thì độ cứng và độ kiềm đều được khử nhưng các anion của các muối Ca(HCO3)2 , Mg(HCO3)2, CaCl2, MgSO4 đều tạo thành các axit, không có lợi cho lò hơi, do vậy người ta thường dùng phối hợp hai phương pháp trao đổi cationit Natri và Hydro

Khi trao đổi bằng cationit amôn thì lại tạo thành các muối Amôn Khi đi vào lò hơi thì các muối amôn sẽ bị phân huỷ thành các hợp chất gây ăn mòn thiết bị:

Để hoàn nguyên các cationit natri, thường dùng dung dịch muối NaCl, nồng độ 6 ÷ 8%, theo phản ứng sau:

CaR2 + 2NaCl → 2NaR + CaCl2

Các hợp chất tách ra sau khi hoàn nguyên cần dùng phương pháp rửa ngược để thải ra ngoài

4.4 Phương pháp xử lý nước bằng trao đổi anion:

Cho nước đi qua lớp anionit R’OH, các phản ứng như sau:

Do vậy người ta còn dùng các biện pháp nhiệt độ và bổ xung hoá chất vào lò hơi để xử lý cặn, bùn…Các biện pháp nhiệt sẽ được đề cập trong các tài liệu liên quan đến lò hơi

5 CHẤT TRAO ĐỔI ION

5.1 Phân loại

Dựa vào nguồn gốc và tính chất có thể phân loại các chất trao đổi ion như sau

a) Chất trao đổi ion vô cơ

- Tự nhiên: Khoáng chất Zeolit, Permutit, đất tẩy màu…

- Nhân tạo: Các Zeolit được sản xuất nhân tạo từ đất sét với Na2CO3, K2CO3…

b) Chất trao đổi ion hữu cơ

- Tự nhiên: Than nâu, than bùn…bản thân chúng có các nhóm -COOH, -OH…trong axit Humic có khả năng trao đổi ion kém Để tăng khả năng trao đổi ion của chúng, người ta ôxy hoá than nâu, than bùn bằng HNO3 hoặc sunphô hoá bằng H2SO3 để tạo thành than sunphô hoá ( còn gọi là lưu hoàng hoá )

- Nhân tạo: Được chia làm 3 loại:

Ion dương, Cationit: có thể trao đổi các ion dương (cation)

Loại axit mạnh có chứa các gốc axit mạnh – SO3H

Loại axit yếu có chứa các gốc axit yếu: -COOH, -OH…

Ion âm, Anionit: Có thể trao đổi ion âm (anion)

Loại kiềm mạnh có chứa các gốc: - N+(R)3OH, - N+(R)2 Loại kiềm yếu có chứa các gốc : - NH2, -NHR

Các loại nhựa có tác dụng trao đổi ion đặc biệt: Chỉ giữ lại chọn lọc một vài ion

6 HẠT NHỰA TRAO ĐỔI ION

6.1 Khái niệm chung

Nhựa trao đổi ion được điều chế bằng các phản ứng polyme hay copolyme hoá dưới dạng các hạt hình cầu có đường kính khoảng 0,5 mm để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc trong quá trình xử lý nước

Hạt nhựa trao đổi ion là hợp chất hữu cơ cao phân tử gồm 2 phần: Phần 1 là khung hữu cơ cao phân tử có cấu trúc không gian và phần 2 là gốc ion trao đổi Gốc ion trao đổi lại do 2 thành phần nhỏ hơn cấu thành, một phần gắn chặt vào khung hữu cơ cao phân tử tạo thành một ion cố định (âm hoặc dương) và một phần là ion linh hoạt, hoạt động có điện tích ngược dấu (dương hoặc âm) Phần ion linh hoạt chính là phần có thể trao đổi ion

Để cho ngắn gọn một cách gần đúng, ta có thể coi hạt nhựa trao đổi ion có hai thành phần là ion trao đổi (H+ hoặc OH-) gắn trên thành phần gốc polyme (R- hoặc R’-) Hạt nhựa trao đổi ion có phần ion linh hoạt là ion H+ gọi là hạt nhựa trao đổi ion dương hay Cationit (Cation Resin) Hạt nhựa trao đổi ion có ion linh hoạt là ion âm OH- gọi là hạt nhựa trao đổi ion âm hay Anionit (Anion Resin)

6.2 Hạt nhựa trao đổi ion dương

Hạt nhựa trao đổi ion dương dùng trong nhà máy Đạm Phú Mỹ là hợp chất hữu cơ tổng hợp có tên thương mại Rohm & Haas – Amberlite 120 Na với thành phần chủ yếu là gốc Hydrocacbon (viết rút gọn là gốc R- ) liên kết yếu với ion H+ Hạt nhựa trao đổi ion dương thường được ký hiệu trong công thức hoá học là RH hoặc R-H

Trong dung dịch có pH cao, liên kết yếu của ion H+ trong hạt nhựa sẽ bị phân ly tạo thành các ion H+ và gốc R- mang điện tích âm Trong nước có các ion dương Ca2+ , Mg2+ …sẽ tạo liên kết mới với gốc R- mang điện tích âm Như vậy các hạt nhựa đã “giữ” các ion dương Ca2+ , Mg2+

…là thành phần cơ bản làm cứng nước

Để tăng diện tích tiếp xúc giữa hạt nhựa hữu cơ với nước người ta tổng hợp hạt nhựa trao đổi ion với kích thước nhỏ phù hợp mà vẫn đảm bảo hiệu suất, công suất thích hợp

6.3 Hạt nhựa trao đổi ion âm

Hạt nhựa trao đổi ion âm dùng trong nhà máy Đạm Phú Mỹ là hợp chất hữu cơ tổng hợp có tên thương mại Rohm & Haas – Amberlite 910 Cl với thành phần chủ yếu là gốc Hydrocacbon (viết rút gọn là gốc R’- ) liên kết yếu với ion OH- Hạt nhựa trao đổi ion âm thường được ký hiệu trong công thức hoá học là: R’OH hoặc R’-OH

Trong dung dịch có pH thấp, liên kết yếu của ion H- trong hạt nhựa sẽ bị phân ly tạo thành các ion OH- và gốc R’- mang điện tích dương

Trong nước có các ion Cl-, SO42-, SO32-, HCO3-, HSiO3-, CO32-…sẽ tạo liên kết mới với gốc R- mang điện tích dương

Như vậy các hạt nhựa đã “giữ” các ion Cl-, SO42-, SO32-, HCO3-, HSiO3-, CO32-…là thành phần tạp chất cơ bản trong nước

Trong thực tế các ion HCO3-, CO32- tồn tại trong nước với nồng độ rất thấp Trong dung dịch, các ion HCO3-, CO32- thường phân ly như sau:

HCO3- + H+ → H2O + CO2 ↑

CO32- + 2H+ → H2O + CO2 ↑ Khí CO2 được đẩy ra khỏi nước bằng thiết bị khử khí trước khi đưa vào thiết bị trao đổi ion âm

để giảm tiêu hao năng lực trao đổi của ion âm

Đây cũng là lý do người ta thiết kế hệ thống thiết bị khử khoáng nước như sau: thiết bị trao đổi ion dương, thiết bị khử khí, cuối cùng là thiết bị trao đổi ion âm

6.4 Tính chất vật lý của hạt nhựa trao đổi ion âm

a) Hình dạng bên ngoài: Hạt nhựa trao đổi ion trong công nghiệp có dạng cầu (trên 90%)

đường kính khoảng 0.5 mm, không màu

b) Hệ số ngậm nước: Hệ số ngậm nước phản ánh hệ số khe hở mao quản của nhựa Hệ số

ngậm nước càng lớn thì hệ số liên kết trong hạt nhựa càng nhỏ Trong quá trình sử dụng, nếu hệ số này thay đổi thì nói lên hạt nhựa có thể bị hư hỏng

c) Hệ số trương nở: Nhựa trao đổi ion ngâm trong nước sẽ trương nở Độ trương nở có liên

quan đến độ bền liên kết giữa khung hữu cơ và các nhóm hoạt động, dung lượng trao đổi, nồng độ chất điện giải, đặc tính trao đổi ion Hạt nhựa có hệ số trương nở lớn thường dễ nứt vỡ, hư hỏng

d) Tính chịu mài mòn: Tính chịu mài mòn phản ánh cường độ cơ giới của hạt nhựa Trong

quá trình sử dụng, các hạt nhựa va chạm vào nhau gây bào mòn, nứt vỡ Đây là chỉ tiêu quan trọng của hạt nhựa

e) Tính hoà tan: Khung cao phân tử dần bị lão hoá, hoà tan trong nước dưới dạng keo Do

vậy tính hoà tan phản ánh tuổi thọ của hạt nhựa

f) Tính chịu nhiệt: Hạt nhựa trao đổi ion dương có thể làm việc trong môi trường nước đến

100 0C Hạt nhựa trao đổi ion âm có thể chịu được nhiệt độ đến 80 0C

g) Tính dẫn điện: Hạt nhựa trao đổi ion khô không dẫn điện

6.5 Tính chất hoá học của hạt nhựa trao đổi ion

h) Tính axít - kiềm : Hạt nhựa trong nước phân ly yếu làm cho nước có tính axít hoặc tính

kiềm

i) Tính ổn định hoá học: Tính ổn định hoá học phản ánh khả năng ôxy hoá và quá trình lão

hoá phần khung cao phân tử Các hạt nhựa khác nhau thì có tính ổn định hoá học khác nhau

j) Tính phản ứng thuận nghịch: Phản ứng trao đổi ion có tính chất thuận nghịch, đây là

tính chất hoá học rất quan trọng để tái sinh hạt nhựa trao đổi ion

k) Tính chất chọn lọc: Nhựa trao đổi ion có ái lực khác nhau với các ion khác nhau, do vậy

nó có “ưu tiên thứ tự” cho các ion trao đổi

l) Dung lượng trao đổi ion: Dung lượng trao đổi ion phản ánh khả năng trao đổi được khối

lượng ion là bao nhiêu Đây là chỉ tiêu quan trọng hàng đầu của hạt nhựa

Dung lượng trao đổi hoàn toàn (hay dung lượng trao đổi lý thuyết – trao đổi trong điều

kiện thí nghiệm) là khả năng trao đổi hoàn toàn phần ion linh hoạt của hạt nhựa

Dung lượng trao đổi làm việc là dung lượng trao đổi thực tế trong quá trình làm việc,

chịu ảnh hưởng của điều kiện làm việc thực tế Các điều kiện thực tế như hàm lượng các muối hoà tan trong nước, thành phần các muối đó, chiều dày của lớp nhựa, vận tốc nước vận hành, nhiệt độ nước, phương thức tái sinh, chủng loại hoá chất tái sinh, độ thuần của hoá chất tái sinh, nồng độ dung dịch tái sinh, vận tốc, nhiệt độ tái sinh…đều có ảnh hưởng trục tiếp đến dung lượng trao đổi làm việc của hạt nhựa

6.6 Đặc tính trao đổi ion của hạt nhựa trao đổi ion

6.6.1 Nhựa trao đổi ion [ H + ] axít mạnh

Các nhóm R-H của nhựa trao đổi ion dương ( Cationit ) mạnh đều có khả năng trao đổi tương đối mạnh với mọi nhóm cation có trong nước, có thể khử được độ cứng có trong nước đồng thời làm giảm độ kiềm của nước Nước ra khỏi cột trao đổi ion dương sẽ có tính axit

Thay đổi tính chất của nước ra

Khi trong nước thiên nhiên có các ion Ca2+, Mg2+, Na+ đi qua lớp nhựa cationit R-H thì thứ tự chọn lọc của nhựa cationit đối với các ion trong nước là Ca2+ > Mg2+ > Na+ Nghĩa là khi nước

đi qua lớp hạt nhựa thì hạt nhựa sẽ ưu tiên giữ Ca2+ trước, sau đó tới Mg2+ và Na+ Vì vậy thứ tự các ion trong nước ra sẽ là H+ , Na+ , Mg2+, Ca2+ Thứ tự này không phụ thuộc vào nồng độ tương đối của các ion này trong nước đầu vào

Do các phản ứng trao đổi không xảy ra tức thời, nên nồng độ ion Na+ sẽ bắt đầu xuất hiện (điểm a) và tăng dần lên (do hạt nhựa chọn lọc kém với Na+) , tương ứng độ axit giảm mạnh (pH lại bắt đầu tăng lên) Khi nồng độ Na+ tương đương với lượng axit mạnh thì nước ra có độ pH trung tính (điểm b) Khi nước ra có nồng độ ion Na+ lớn hơn nữa thì nước ra sẽ có tính kiềm ( pH > 7 ) vì

H+ sinh ra không đủ để trung hoà độ kiềm của nước Độ kiềm của nước ra tăng cho tới khi bằng với độ kiềm của nước vào thì nghĩa là hạt nhựa không còn giải phóng H+ nữa Toàn bộ hạt nhựa

đã chuyển sang dạng R2-Ca, R2-Mg, R-Na

Khi nước ra bắt đầu xuất hiện các ion Mg2+ và sau đó là Ca2+ (điểm d trên biểu đồ), nồng độ Na+ giảm dần đến khi nước ra hoàn toàn giống nước vào thì hạt nhựa hết khả năng trao đổi ion Như vậy : Điểm a là điểm cuối của quá trình khử muối hiệu quả

Điểm d là điểm cuối của quá trình trao đổi ion khử độ cứng của hạt nhựa

6.6.2 Trao đổi ion kiềm mạnh (anionit mạnh)

Thứ tự chọn lọc của nhựa anionit R-OH đối với các anion trong nước là SO42- > NO3- > Cl- > HCO3- > HSiO3-

Khả năng trao đổi HSiO3- của anionit là kém nhất, vì vậy trong nước ra thường có một lượng nhỏ ion HSiO3- và tính kiềm yếu

Nâng cao khả năng khử Silic (Si)

HSiO3- là một trong các nguyên nhân chủ yếu gây nên các vấn đề cáu cặn trong hệ thống hơi nước sử dụng nước khử khoáng Do vậy người ta thường coi sự xuất hiện của ion HSiO3- là báo hiệu sự kết thúc quá trình trao đổi anion Hay là lớp nhựa đã hết khả năng trao đổi Nhưng vì lý

do kinh tế mà người ta chấp nhận nước ra có nồng độ ion HSiO3- nhất định và sau đó sẽ được tiếp tục xử lý để giảm đi tác hại của ion HSiO3- trong nước

Để nâng cao hiệu quả khử HSiO3-, yêu cầu phải có nhựa anionit mạnh, chất lượng nước vào có

pH thấp và nâng cao hiệu quả quá trình tái sinh hạt nhựa

a) Yêu cầu chất lượng nước vào

Khi nước vào có độ pH thấp (tính axit cao), các hợp chất Silic sẽ tồn tại ở dạng ion HSiO3- do phản ứng trao đổi sau:

R-OH + HSiO3- → RHSiO3- + OH

-Do đó khi nước có độ pH thấp thì cân bằng phản ứng có lợi nghiêng về phía hấp thụ HSiO3- Ngoài ra giảm thấp các nồng độ của các ion khác trong nước cũng làm thuận lợi cho quá trình khử Silic Do tính chọn lọc của anionit nên thực tế chỉ có nồng độ của ion HCO3- là ảnh hưởng trực tiếp (xét ở khía cạnh nồng độ các ion ) đến hiệu quả khử Silic nên người ta thường khử ion HCO3- trước bằng thiết bị đuổi khí CO2 ( Degasifier ) đặt trước thiết bị khử Anion

b) Yêu cầu đối với điều kiện tái sinh

- Các chất dùng để tái sinh phải là kiềm mạnh

- Phải dùng dư hoá chất một lượng nhất định nhưng phải khống chế nồng độ dịch tái sinh

- Nâng cao nhiệt độ tái sinh và tăng thời gian tiếp xúc

- Nâng cao độ thuần của chất tái sinh

7 CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TỐC ĐỘ TRAO ĐỔI ION

7.1 Nồng độ dung dịch

Sự chênh lệch nồng độ là động lực quá trình khuyếch tán

Khi nồng độ ion linh động trong nước > 0,003 mol/l, tốc độ khuyếch tán màng của ion rất lớn, sự khuyếch tán trong hạt nhựa trở thành tốc độ khuyếch tán chung của quá trình trao đổi ion Quá trình này xảy ra khi tái sinh hạt nhựa

Khi nồng độ ion linh động trong nước < 0,003 mol/l, tốc độ khuyếch tán màng nhỏ Khi đó tốc

độ khuyếch tán này trở thành tốc độ khuyếch tán chung của quá trình trao đổi ion Quá trình sản xuất nước khử khoáng thuộc dạng này

Nồng độ ion trong dung dịch cũng ảnh hưởng đến độ trương của hạt nhựa và tốc độ khuyếch tán mao quản

7.4 Độ liên kết của khung nhựa trao đổi ion

Độ liên kết của hạt nhựa lớn thì đường kính mao quản thường nhỏ, làm giảm tốc độ trao đổi ion

7.6 Kích thước mao quản

Nhựa có mao quản kích thước lớn thường dùng để xử lý nước có nhiều khoáng hữu cơ Thường

là hạt nhựa được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp

Nhựa có mao quản kích thước nhỏ thường dùng để xử lý nước có nhiều khoáng vô cơ Thường là hạt nhựa được tổng hợp bằng phương pháp trùng ngưng

Nói chung nhựa có mao quản lớn thì tốc độ khuyếch tán mao quản cao, tăng tốc độ trao đổi ion

8 TÁI SINH HẠT NHỰA TRAO ĐỔI ION

Phản ứng trao đổi ion là phản ứng thuận nghịch Khi khử ion trong nước, các ion bị nhựa hấp thụ Ngược lại, khi tái sinh, các ion này bị dung dịch tái sinh lấy đi khỏi hạt nhựa Vì thế khi vận hành hệ thống, hạt nhựa sẽ suy giảm khả năng trao đổi ion đến mức cho bắt đầu cho ra nước đạt tiêu chuẩn giới hạn Khi đó ta phải tái sinh để phục hồi khả năng trao đổi ion cho hạt nhựa Đây

là bước quan trọng trong công nghệ xử lý nước bằng phương pháp trao đổi ion sử dụng hạt nhựa Tái sinh tốt hay xấu không những ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng trao đổi làm việc của ion, chất lượng nước sản phẩm và hiệu quả kinh tế trong sản xuất

8.1 Phương thức tái sinh

Người ta phân chia phương thức tái sinh theo hướng dòng chảy của dịch tái sinh: Tái sinh thuận dòng và tái sinh ngược dòng

8.1.1.Tái sinh thuận dòng

Khi hàm lượng muối khoáng trong nước không lớn, độ cứng của nước không cao thì người ta thường dùng phương thức tái sinh thuận dòng

Tái sinh thuận dòng là phương thức tái sinh cho dung dịch tái sinh đi cùng hướng với hướng dòng chảy của nước khi sản xuất Thông thường dòng chảy đi từ trên xuống Phương pháp đơn giản và hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao

8.1.2.Tái sinh ngược dòng

Tái sinh ngược dòng là phương thức tái sinh mà dung dịch tái sinh đi ngược hướng với hướng dòng chảy của nước vào trong sản xuất Trong sản xuất, thông thường nước đi từ trên xuống, khi

tái sinh, dung dịch tái sinh đi từ dưới lên Khi đó gọi là công nghệ tái sinh chảy ngược tầng cố

định Khi sản xuất, nước chảy từ dưới lên, khi tái sinh, dung dịch tái sinh đi từ trên xuống thì gọi

là công nghệ tầng nổi

Hướng dòng chảy của nước sản xuất Hướng dòng chảy của dịch tái sinh

Kỹ thuật tái sinh ngược dòng được ứng dụng rộng rãi, mở rộng phạm vi thích ứng của trao đổi ion với hàm lượng ion cao của nước cấp, nâng cao chất lượng nước sản phẩm, giảm tiêu hao hoá chất

8.2 Chủng loại và độ thuần của hoá chất tái sinh

Chủng loại của hoá chất trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả tái sinh và giá thành tái sinh

So sánh 2 hoá chất dùng trong tái sinh hạt nhựa trao đổi ion dương: Axit Clohydric HCl và Axit Sulphuric

Xem bảng dưới đây:

Hướng dòng chảy của dịch tái sinh Hướng dòng chảy của nước sản xuất

H2 - Công nghệ tái sinh chảy ngược tầng cố định

H3 - Công nghệ tái sinh tầng nổi

Hướng dòng chảy của dịch tái sinh Hướng dòng chảy của nước sản xuất

Thông số so sánh HCl H 2 SO 4

Phương thức có thể áp dụng tái

Khó khăn khi dùng phương thức chảy ngược từ dưới lên Tính ăn mòn thiết bị Cao Thấp

Độ thuần của dịch tái sinh cao, hàm lượng tap chất ít, độ tái sinh của hạt nhựa cao, chất lượng

nước sản phẩm tái sinh tốt Ảnh hưởng của độ thuần chất tái sinh trong phương pháp tái sinh

ngược đối với hạt nhựa trao đổi ion âm lớn hơn đối với hạt nhựa trao đổi ion dương

8.3 Lượng dùng chất tái sinh

Lượng chất tái sinh nhiều hay ít ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng trao đổi làm việc của nhựa

sau tái sinh và giá thành nước sản phẩm Phải cân bằng giữa hiệu quả tái sinh và hiệu quả kinh tế

liên quan đến tiêu hao hoá chất tái sinh

Lượng dùng chất tái sinh cũng liên quan đến tính chất của hạt nhựa trao đổi ion Nói chung nhựa

loại mạnh lượng dùng chất tái sinh cao hơn với loại hạt nhựa yếu

Tái sinh thuận chiều tiêu hao lượng chất dùng tái sinh lớn hơn tái sinh ngược chiều

Nói chung dùng lượng chất tái sinh cao thì nâng cao hiệu quả khử Silic

8.4 Nồng độ dịch tái sinh

Khi dùng cùng một lượng chất tái sinh nhất định, nồng độ dịch tái sinh (ở một phạm vi nhất

định) càng lớn thì độ tái sinh nhựa sau tái sinh càng cao Nhưng nồng độ dịch tái sinh quá cao

làm cho thể tích dịch tái sinh giảm, diện tích tiếp xúc bề mặt của hạt nhựa với dịch tái sinh giảm,

nhựa không dễ tiếp xúc đều với dịch tái sinh và đủ thời gian lưu cần thiết

Tái sinh thuận dòng thường dùng dịch tái sinh nồng độ cao hơn khi dùng tái sinh ngược dòng

8.5 Nhiệt độ dịch tái sinh

Nhiệt độ dịch tái sinh cao thì tốc độ khuyếch tán mao quản và khuyếch tán màng cao, tăng hiệu

quả tái sinh Nhưng nhiệt độ tái sinh không được cao hơn nhiệt độ cho phép của hạt nhựa, tránh

ảnh hưởng tuổi thọ hạt nhựa

Tái sinh hạt nhựa trao đổi ion dương mạnh dùng axit Clohydric thì không cần gia nhiệt khi tái

sinh Với tái sinh hạt nhựa trao đổi ion âm mạnh dùng NaOH, nhiệt độ không ảnh hưởng rõ rệt

8.6 Lưu tốc dịch tái sinh

Lưu tốc dịch tái sinh ảnh hưởng đến thời gian tiếp xúc của chất tái sinh và hạt nhựa Thông thường lưu tốc dịch tái sinh khoảng từ 4 ÷ 8 m/h

9 XỬ LÝ BAN ĐẦU NHỰA MỚI

Trong nhựa trao đổi ion thường có một lượng nhỏ hợp chất cao phân tử có phân tử lượng thấp và đơn thể không tham gia các phản ứng polyme hoá Cho nên khi mới lần đầu tiếp xúc với các dung dịch nước, axit, kiềm… chúng sẽ chuyển vào dung dịch, ảnh hưởng xấu đến chất lượng nước sản phẩm

Khi đóng gói, vận chuyển cũng có thể làm hạt nhựa bị nhiễm các tạp chất vô cơ cho nên nhựa mới trong công nghệ khử khoáng nước cần phải xử lý trước khi sử dụng để nâng cao hoạt tính, tính ổn định và độ sạch của hạt nhựa

Các bước xử lý:

Bước 1 Ngâm nhựa mới trong dung dịch NaCl 10% trong thời gian 24 giờ

Bước 2 Rửa sạch đến khi nước rửa không còn màu vàng

Bước 3 Rửa lại để khử sạch mùn nhỏ và tạp chất cơ giới lẫn trong nhựa

Bước 4 Nhựa trao đổi ion dương ngâm trong dung dịch NaOH 2% trong 2 ÷ 4 giờ

Ngâm nhựa trao đổi ion âm trong dung dịch HCl 5% trong 2 ÷ 4 giờ

Bước 5 Rửa sạch cho đến khi nước rửa là trung tính

Bước 6 Thực hiện lại bước 4 và bước 5

Bước 7 Đưa vào sản xuất hoặc dự phòng

10 PHỤC HỒI NHỰA BỊ NHIỄM BẨN

Hạt nhựa thường bị hai loại nhiễm bẩn:

• Nhiễm bẩn bề mặt do hình thành các kết tủa dạng màng mỏng hoặc cặn mỏng trên bề mặt hạt nhựa Các kết tảu chủ yếu do các huyền phù hữu cơ và chất vô cơ trong nước mang vào

• Nhiễm bẩn bên trong hạt nhựa do các chất hữu cơ và vô cơ ngấm vào bên trong cấu trúc của hạt nhựa

Thường hạt nhựa trao đổi ion dương bị nhiễm bẩn do các chất vô cơ Hạt nhựa trao đổi ion âm nhiễm bẩn do các chất hữu cơ

Khi bị nhiễm bẩn, hạt nhựa chuyển sang màu tối, tăng thể tích, giảm dung lượng trao đổi ion, tiêu hao nhiều hoá chất để tái sinh, tiêu hao nhiều nước rửa giảm chất lượng nước sản phẩm, do

đó cần xử lý, phục hồi hạt nhựa

10.1 Phục hồi nhựa trao đổi ion dương

• Dùng không khí nén để thổi các chất lắng đọng trên bề mặt hạt nhựa

• Dùng axit để rửa các chất lắng đọng không thổi được bằng không khí nén

• Khi bị nhiễm bẩn chất hữu cơ như dầu, mỡ…thì dùng NaOH để ngâm rửa như khi xử lý hạt nhựa mới

10.2 Phục hồi nhựa trao đổi ion âm

• Dùng không khí nén để thổi các chất lắng đọng trên bề mặt hạt nhựa

• Dùng nước có tính kiềm ngâm rửa chất hữu cơ

• Bị nhiễm bẩn sắt thì dùng axit clohydric để ngâm rửa nhưa xử lý hạt nhựa mới

• Bị nhiễm bẩn silic thì dùng kiềm nóng để rửa nhưng nhiệt độ không được cao qua giới hạn cho phép của hạt nhựa để tránh giảm tuổi thọ hạt nhựa

11 CÁC HOÁ CHẤT THÔNG DỤNG

11.1 Axit Sunphuric H2SO4

a) Giới thiệu chung

Axit Sunphuric H2SO4 là axit vô cơ, khối lượng phân tử 98,08, còn có tên gọi khác là Hydro Sulphat Axit Sunphuric H2SO4 thường được vận chuyển, tồn chứa ở nồng độ đậm đặc 98% hoặc dạng olêum để giảm chi phí (Ôlêum là Axit Sunphuric H2SO4 còn ngậm khí SO3 nồng độ cao) Axit Sunphuric H2SO4 đậm đặc 98% sôi ở 330 0C, hoá rắn ở -1,1 0C và giảm khi nồng độ giảm

Áp suất hơi ở 40 0C là 0,0002 mmHg Khối lượng riêng 1,8437

Ở điều kiện thường, Axit Sunphuric H2SO4 đậm đặc 98% là chất ổn định, nhưng phản ứng mạnh với nước và các chất hữu cơ gây toả nhiệt

Ở điều kiện cháy: Khi cháy bị phân huỷ tạo thành SO2, SO3, và hơi H2SO4

Axit Sunphuric H2SO4 đậm đặc phản ứng với hầu hết các vật liệu hữu cơ (hút nước phân tử của vật liệu) và có thể gây cháy do toả nhiệt khi phản ứng Axit Sunphuric H2SO4 là chất không cháy nhưng khi phản ứng với hầu hết các kim loại thì tạo chất rất dễ cháy nổ là Hydro (H2)

Tránh để gần nguồn nhiệt, nguồn lửa, các vật liệu hữu cơ, các vật liệu dễ bị ăn mòn

b) Mối nguy ảnh hưởng đến sức khoẻ:

• Với mắt: Khi Axit Sunphuric H2SO4 tiếp xúc với giác mạc mắt sẽ phá hỏng giác mạc mắt gây mù mắt

• Với da: Axit Sunphuric H2SO4 đậm đặc là chất oxy hoá mạnh, háo nước Do vậy khi tiếp xúc trực tiếp với da sẽ hút nước của da gây cháy da và bỏng độ 2 hoặc độ 3 Ở nồng

độ thấp cũng có thể gây kích ứng, dị ứng da

• Với hệ hô hấp: Sẽ cực kỳ nguy hiểm nếu nuốt hay hít phải, ở nồng độ cao có thể chết

Những người bị bệnh hen suyễn được khuyên không nên tiếp xúc với hoá chất này Nó

có thể làm tăng nguy cơ viêm họng viêm phổi Các axit vô cơ mạnh có chứa Axit Sunphuric H2SO4 là một trong các tác nhân gây bệnh ung thư

• Với hệ tiêu hoá: Gây cháy miệng, cổ họng, thực quản

• Ảnh hưởng lâu dài: Tiếp xúc lâu, lặp lại nhiều có thể gây ăn mòn, phá huỷ men răng

c) Phương pháp sơ cấp cứu khi bị tai nạn với Axit Sunphuric H 2 SO 4

• Với da: Rửa ngay vùng da bị tiếp xúc axit dưới dòng nước chảy ít nhất là 20 phút Nếu

vẫn còn bị kích ứng da thì tiếp tục rửa Đồng thời tháo bỏ trang phục bị thấm axit Gọi ngay cho đội y tế khẩn cấp Không vận chuyển nạn nhân trước khi rửa xong hoặc là phải vừa vận chuyển vừa tiếp tục rửa Trong khi vận chuyển đến trung tâm y tế, phải dùng nước đá lạnh áp vào vết thương của nạn nhân Nếu vì lý do nào đó mà việc xử lý y

tế phải hoãn lại thì phải tiếp tục ngâm vết thương của nạn nhân trong nước đá đang tan, hoặc áp cục đá vào vết thương Chú ý để tránh bị đóng băng mô vết thương Tháo bỏ quần áo, giày ủng bị thấm axít để tránh da bị tiếp xúc thêm với axít Giặt quần áo này riêng trước khi tái sử dụng

• Với mắt: Rửa mắt ngay lập tức dưới dòng nước chảy ít nhất là 20 phút Để mắt mở

trong khi rửa Tiếp tục rửa cho đền khi không còn cảm thấy bị kích thích mới thôi Gọi ngay cho đội y tế khẩn cấp Không vận chuyển nạn nhân trước khi rửa xong hoặc là phải vừa vận chuyển vừa tiếp tục rửa

• Với hệ hô hấp: Chuyển nạn nhân đến nơi thoáng khí Chỉ hô hấp nhân tạo nhân tạo khi

nạn nhân đã ngừng thở Không dùng phương pháp miệng-miệng nếu nạn nhân ăn hoặc hít phải hoá chất: Phải sử dụng thiết bị hút dùng van một chiều và mặt nạ chuyên dụng trong y tế Cấp cứu ngay nếu nạn nhân đã ngừng mạch và ngừng thở

• Với hệ tiêu hoá: Không được gây nôn cho nạn nhân Nếu nạn nhân còn ra hiệu được và

không bị co giật thì rửa miệng nạn nhân và cho uống ½ đến 1 cốc nước để làm loãng

hoá chất Nếu nạn nhân nôn tự nhiên thì để đầu nạn nhân thấp xuống để tránh bị hít vào chất đã nôn ra Thông báo ngay lập tức cho trung tâm chống chất độc địa phương, khu vực và vận chuyển nạn nhân đi cấp cứu

d) Thiết bị bảo hộ cá nhân khi sử dụng Axit Sunphuric H 2 SO 4

• Bảo vệ hệ hô hấp: Sử dụng thiết bị lọc không khí NIOSH/MSHA khi nồng độ hơi/khói

axit, bụi, mù khoảng 10mg/m3

• Bảo vệ da: Dùng găng tay, áo liền quần, giày ủng không thấm Các vật liệu sau nên

được dùng:

Cao su Butyl, Polyethylen, Teflon™, Saranex ™, 4H ™, Barricade ™, CFP 3 ™, Respoder ™ , Trellchem HSP ™, Tychem 10000 ™ dùng được trong hơn 8 giờ liên tục

Viton ™ dùng được trong hơn 4 giờ liên tục

Neoprene, PVC chỉ dùng trong thời gian ít hơn 4 giờ liên tục

Cao su tự nhiên, cao su nitơrít, PVA chỉ dùng cho thời gian ngắn ít hơn 1 giờ

• Bảo vệ mắt: Sử dụng kính hoặc mặt nạ

( xem thêm Material Safety Data Sheet (MSDS)- Bảng thông số an toàn vật chất )

Trong nhà máy Đạm Phú Mỹ người ta dùng Axit Sunphuric H2SO4 để tái sinh hạt nhựa trao đổi ion dương, trung hoà nước thải tái sinh, trung hoà nước sông làm mát

11.2 Natri Hydroxit NaOH

a) Giới thiệu chung

• Natri Hydroxit NaOH là chất rắn kiềm tính màu trắng, không mùi Natri Hydroxit NaOH thường được sử dụng dạng dung dịch với nước và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và trong các quá trình hoá học

• Natri Hydroxit NaOH có khối lượng phân tử 40,1 Nhiệt độ sôi là 270 0F Dung dịch NaOH 46% ở điều kiện thường có tỷ trọng là 1,50

• Natri Hydroxit NaOH được liệt vào danh sách các chất nguy hiểm do tính ăn mòn mạnh của nó

• Natri Hydroxit NaOH là chất hoà tan mạnh trong nước (đến 100%) tạo thành dung dịch kiềm đặc trưng và làm tăng pH của môi trường

b) Các mối nguy ảnh hưởng đến sức khoẻ khi tiếp xúc với Natri Hydroxit NaOH

Những người tiếp xúc trực tiếp hay trong môi trường có bụi Natri Hydroxit NaOH có thể bị ảnh hưởng:

• Đối với hệ hô hấp: Khi hít phải bụi giọt dung dịch Natri Hydroxit NaOH có thể gây

kích ứng hoặc phá huỷ phổi Ở liều lượng cao có thể gây tràn dịch phổi cực kỳ nguy

hiểm

• Đối với da: Natri Hydroxit NaOH tiếp xúc da có thể gây cháy da nghiêm trọng

• Đối với mắt: Mắt tiếp xúc với Natri Hydroxit NaOH gây cháy niêm mạc mắt, có thể dẫn đến mù mắt

• Theo báo cáo nghiên cứu của khoa Sức khoẻ trường Đại Học New Jersey, Mỹ thì Natri Hydroxit NaOH không là nguyên nhân gây bệnh ung thư, và không ảnh hưởng đến khả

năng sinh sản

• Các ảnh hưởng lâu dài khác: Không nên hút thuốc nếu bạn phải làm việc trong môi

trường có Natri Hydroxit NaOH vì nó sẽ làm bạn tăng nguy cơ bị ung thư phổi, bản

thân khói thuốc đã là một nguyên nhân nguy hiểm cho phổi của bạn

• Giới hạn tiếp xúc trong môi trường làm việc:

Theo tiêu chuẩn OSHA: Được phép làm việc 8h liên tục trong môi trường có nồng độ

bụi Natri Hydroxit NaOH 2mg/m3

Theo tiêu chuẩn NOISH: Được phép làm việc 15phút liên tục trong môi trường có

nồng độ bụi Natri Hydroxit NaOH 2mg/m3 Khi làm việc trong môi trường có bụi hoặc dung dịch Natri Hydroxit NaOH, người làm việc

phải được cung cấp các thông tin về an toàn sức khoẻ theo tiêu chuẩn OSHA 1910.20 Khi phát hiện bản thân bị các vấn đề sức khoẻ liên quan đến Natri Hydroxit NaOH thì cần phải đi đến gặp Bác Sĩ chuyên nghành để được khám chữa bệnh kịp thời

c) Các phương pháp giảm thời gian tiếp xúc Natri Hydroxit NaOH

• Lắp đặt hệ thống thông gió hiệu quả ở nơi làm việc

• Mặc quần áo bảo hộ và thay ngay khi bị dính vào quần áo

• Sử dụng bơm tự động để vận chuyển Natri Hydroxit NaOH từ nơi này qua nơi khác nếu

có thể

• Rửa ngay bằng nước khi mắt, da bị tiếp xúc với Natri Hydroxit NaOH

• Không ăn, uống, hút thuốc trong khi làm việc với Natri Hydroxit NaOH

• Không dùng phương pháp thổi khô để vệ sinh khu vực làm việc với NaOH Sử dụng chân không hoặc phương pháp ướt để vệ sinh khu vực làm việc

• Thông báo các thông tin cảnh báo nguy hiểm trong khu vực làm việc

d) Các phương pháp sơ cấp cứu khi bị tai nạn với Natri Hydroxit NaOH

• Với mắt: Ngay lập tức xối rửa mắt bằng lượng lớn nước hoặc dưới dòng nước chảy liên tục trong ít nhất 30 phút và liên tục nhắm, mở mắt Kiểm tra y tế ngay

• Với da: Nhanh chóng cởi bỏ quần áo nhiễm hoá chất Tắm, rửa bằng lượng lớn nước Kiểm tra y tế ngay

• Với hệ hô hấp: Đưa nạn nhân ra khỏi nơi có tiếp xúc với hoá chất Hô hấp nhân tạo nếu

nạn nhân đã ngưng thở, Bóp tim ngoài lồng ngực nếu tim nạn nhân đã ngừng đập Đưa nạn nhân đến trung tâm y tế Theo dõi phổi và sự thở hô hấp của nạn nhân liên tục trong

a) Giới thiệu chung

Natri Sunphit Na2SO3 là chất rắn kết tinh không màu, nồng độ 96% rất độc, khối lượng riêng 2,63 Natri Sunphit Na2SO3 là chất rắn ổn định và bị phân huỷ ở 900 0C

người mẫn cảm với dioxit sulphua SO2 Ở hàm lượng lớn có thể gây đau bụng dữ dội và tiêu chảy, rối loạn tuần hoàn máu, suy giảm hệ thần kinh trung ương, và thậm chí gây chết người

b) Các phương pháp sơ cấp cứu khi bị tai nạn với Natri Sunphit Na 2 SO 3

• Với mắt: Ngay lập tức xối rửa mắt bằng lượng lớn nước hoặc dưới dòng nước chảy liên tục trong ít nhất 15 phút và liên tục nhắm, mở mắt Kiểm tra y tế ngay

• Với da: Nhanh chóng cởi bỏ quần áo nhiễm hoá chất Tắm, rửa bằng xà phòng và lượng lớn nước Kiểm tra y tế ngay

• Với hệ hô hấp: Đưa nạn nhân ra khỏi nơi có tiếp xúc với hoá chất Hô hấp nhân tạo nếu

nạn nhân đã ngưng thở, Bóp tim ngoài lồng ngực nếu tim nạn nhân đã ngừng đập Đưa nạn nhân đến trung tâm y tế Theo dõi phổi và sự thở hô hấp của nạn nhân liên tục trong

vòng từ 24 đến 48 h

• Với hệ tiêu hoá: Nếu nạn nhân còn tỉnh thì cho uống 2 đến 4 cốc nước, gây nôn cho

nạn nhân Kiểm tra y tế ngay Nạn nhân bất tỉnh thì cũng không nên dùng miệng để hô

SO32- + Cl2 + H2O → SO42- + 2Cl- + 2H+

Như vậy Clo (Cl2) khó xử lý đã chuyển thành ion Cl- dễ loại bỏ và sẽ được loại bỏ trong thiết

bị trao đổi ion âm

VII NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

a) Cụm thiết bị nước khử khoáng (30-PK-1001)

- Các bình trao đổi nhựa ion dương 30-PK-1001/V1A/B/C

- Các bình trao đổi nhựa ion âm 30-PK-1001/V3A/B/C

- Các bình trao đổi tầng hỗn hợp 30-PK-1001/V4A/B/C

- Các bồn định lượng axít 30-PK-1001/TK3/4/9

- Các bơm định lượng axít 30-PK-1001/P8A/B

- Các Injector phun axít 30-PK-1001/J1/2

- Bồn chứa Natri Sunphít 30-PK-1001/TK7

- Các Injector phun Natri Sunphít 30-PK-1001/P6A/B

- Bơm nước thô phục vụ tái sinh 30-PK-1001/P3

- Bơm nước khử khoáng phục vụ tái sinh 30-PK-1001/P1A/B

- Thiết bị chứa khí nén phục vụ tái sinh 30-PK-1001/V5

- Các quạt gió cho bể trung hòa 30-PK-1001/K1A/B

- Các bơm nước trung hòa 30-PK-1001/P5A/B

b) Thiết bị làm nguội nước ngưng hơi tua bin 30-E-1001

h) Các bơm nạp/vận chuyển axít 30-P-1003A/B

j) Bơm nạp xút 30-P-1004

k) Toàn bộ hệ thống đường ống dẫn lưu chất các loại (nước thô, nước khử khoáng, khí điều khiển, hóa chất…)

l) Các loại van ngắt, van điều khiển và thiết bị đo lường lắp đặt trong hệ thống

a) Cấu tạo thiết bị:

• Số lượng thiết bị: 3 (2 làm việc, 1 dự phòng)

• Lớp bảo vệ bên trong: 3mm cao su

- đường kính: 500mm

• Thể tích hạt nhựa: 3960 lít/thiết bị

• Loại hạt nhựa: Rohm & Haas – Amberlite 120 Na

• Phương pháp tái sinh: Ngược chiều – 2 bước

• Axít tiêu tốn: 396 kg H2SO4 100% mỗi lần tái sinh

• Nhiệt độ làm việc: Nhiệt độ môi trường

b) Nguyên lý làm việc

Nhà máy Đạm Phú Mỹ sử dụng 3 thiết bị trao đổi ion dương độc lập 30PK1001/V1A,B,C (2 thiết

bị làm việc, 1 thiết bị dự phòng ) tương ứng với 3 dây chuyền độc lập A,B,C, trong đó mỗi thiết

bị chứa 3960 lít hạt nhựa trao đổi ion dương

Bề mặt trong của thiết bị được bảo vệ bằng lớp cao su dày 3mm để chống hoá chất ăn mòn vỏ kim loại sắt cacbon (dày 3mm)

Khi tái sinh sẽ tiêu tốn 396 kg axít H2SO4 (quy về nồng độ 100%)

Thiết bị trao đổi ion dương 30PK1001/V1 làm việc theo nguyên lý: nước đi từ trên đỉnh thiết bị

đi xuống tiếp xúc trực tiếp với lớp hạt nhựa trao đổi ion dương và được thoát ra từ đáy thiết bị

Các ion dương Na+, Mg2+, Ca2+…trong nước bị hạt nhựa giữ lại và giải phóng ion H+ Nước thoát ra có nồng độ ion âm cao và khí CO2 hoà tan sẽ được đưa sang thiết bị khử khí

Năng lực xử lý nước của mỗi thiết bị là 150m3/h

Một chu kỳ làm việc thực tế thường là 12 giờ với thuần nước công nghiệp, và 24 giờ với hỗn hợp nước công nghiệp và nước ngưng công nghệ

Sau khi xử lý được 1800m3 thuần nước công nghiệp (hoặc 3600m3 hỗn hợp nước công nghiệp và nước ngưng công nghệ) hoặc độ dẫn điện nước sản phẩm đạt đến 20 µS/cm thì phải ngừng thiết

bị để tái sinh hạt nhựa

Khi tái sinh hạt nhựa trao đổi ion dương, người ta dùng Axit Sunphuric H2SO4 theo phương pháp bước tái sinh như sau:

Bước 1 dùng Axit Sunphuric H2SO4 1,6%

Bước 2 dùng Axit Sunphuric H2SO4 4%

Ở bước 1 phải dùng Axit Sunphuric H2SO4 1,6% để tránh tạo thành muối sunphat của các kim loại Mg2+, Ca2+… hoà tan kém và phủ bám trên bề mặt hạt nhựa gây cản trở quá trình trao đổi ion bên trong hạt nhựa

Ở bước 2 dùng Axit Sunphuric H2SO4 4% để tăng cường khả năng trao đổi ion của hạt nhựa vì lúc này nồng độ ion kim loại Mg2+, Ca2+…còn rất ít, khó có khả năng tạo thành muối sunphat của các kim loại Mg2+, Ca2+… hoà tan kém và phủ bám trên bề mặt hạt nhựa

Sau khi tái sinh hạt nhựa bằng Axit Sunphuric H2SO4 phải rửa hạt nhựa bằng nước

• Lớp bảo vệ bên trong: 3mm cao su

b) Bồn chứa nước khử khí

• Kiểu loại: Nằm ngang

• Lớp bảo vệ bên trong: 3mm cao su

c) Bơm nước khử khí

• Công suất: 170m3/h mỗi cái

• Chiều cao đẩy: 30 m H2O

• Chiều cao đẩy: 50 mmH2O

Phần hình trụ nằm ngang chỉ là thiết bị chứa nước trung gian để hệ thống làm việc ổn định Dòng không khí được tạo ra do các quạt 30-PK-1001/K2 tương ứng

4 Thiết bị trao đổi ion âm 30PK1001/V3

a) Cấu tạo thiết bị:

• Số lượng thiết bị: 3 (2 làm việc, 1 dự phòng)

• Lớp bảo vệ bên trong: 3mm cao su

- đường kính: 500mm

• Thể tích hạt nhựa: 4800 lít/thiết bị

• Loại hạt nhựa: Rohm & Haas – Amberlite 910 Cl

• Phương pháp tái sinh: Ngược chiều

• Xút tiêu tốn: 480 kg NaOH 100% mỗi lần tái sinh

• Nhiệt độ làm việc: Nhiệt độ môi trường

b) Nguyên lý làm việc

Nhà máy Đạm Phú Mỹ sử dụng 3 thiết bị trao đổi ion âm độc lập 30PK1001/V3A,B,C (2 thiết bị làm việc, 1 thiết bị dự phòng ) tương ứng với 3 dây chuyền độc lập A,B,C, trong đó mỗi thiết bị chứa 4800 lít hạt nhựa trao đổi ion âm

Bề mặt trong của thiết bị được bảo vệ bằng lớp cao su dày 3mm để chống hoá chất ăn mòn vỏ kim loại sắt cacbon (dày 3mm)

Khi tái sinh sẽ tiêu tốn 480 kg Natri Hydroxit NaOH (quy về nồng độ 100%)

Thiết bị trao đổi ion âm 30PK1001/V3 làm việc theo nguyên lý: nước đi từ trên đỉnh thiết bị đi xuống tiếp xúc trực tiếp với lớp hạt nhựa trao đổi ion âm và được thoát ra từ đáy thiết bị

Các ion âm Cl-, SO42-, SO32-, HCO3-, HSiO3-, CO32-…trong nước bị hạt nhựa giữ lại và giải phóng ion OH- Nước thành phẩm sẽ được đưa sang bồn chứa nước khử ion 30TK1001

Năng lực xử lý nước của mỗi thiết bị là 150m3/h

Một chu kỳ làm việc thực tế thường là 12 giờ với thuần nước công nghiệp, và 24 giờ với hỗn hợp nước công nghiệp và nước ngưng công nghệ

Sau khi xử lý được 3600m3 nước hoặc độ dẫn điện nước sản phẩm đạt đến 20 µS/cm thì phải ngừng thiết bị để tái sinh hạt nhựa

Khi tái sinh hạt nhựa trao đổi ion âm, người ta dùng Natri Hydroxit NaOH nồng độ 5%:

Sau khi tái sinh hạt nhựa bằng Natri Hydroxit NaOH phải rửa hạt nhựa bằng nước Thông thường, khi một trong các thiết bị trao đổi ion dương hoặc âm của cùng một dây chuyền bị hết năng lực làm việc thi phải dừng cả 2 thiết bị để cùng tái sinh

Thời gian tái sinh cả 2 thiết bị trao đổi ion là 150 phút

a) Cấu tạo thiết bị:

• Số lượng thiết bị: 3 (2 làm việc, 1 dự phòng)

• Lớp bảo vệ bên trong: 3mm cao su

- đường kính: 500mm

• Chu kỳ làm việc: 120h (5 ngày)

• Thể tích hạt nhựa ion dương: 2650 lít/thiết bị

• Loại hạt nhựa ion dương: Rohm & Haas – Amberlite 120 Na

• Thể tích hạt nhựa ion âm: 2650 lít/thiết bị

• Loại hạt nhựa ion âm: Rohm & Haas – Amberlite 910 Cl

• Phương pháp tái sinh: Ngược chiều

• Axít tiêu tốn: 265 kg H2SO4 100% mỗi lần tái sinh

• Xút tiêu tốn: 265 kg NaOH 100% mỗi lần tái sinh

• Nhiệt độ làm việc: Nhiệt độ môi trường

Đây là thiết bị cuối cùng trong dây chuyền xử lý nước Nó có nhiệm vụ loại bỏ triệt để các ion còn lại trong nước đến khi độ dẫn điện đạt đến <0,2 µS/cm

Mỗi thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp có năng lực sản xuất 24000m3 Công suất 200m3/h Thời gian làm việc tương đương 120h và 2h tái sinh

Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: Nước khử ion từ bồn chứa được bơm vào thiết bị từ trên xuống đi qua lớp hỗn hợp hạt nhựa trao đổi ion dương và ion âm Các ion còn lại trong nước sẽ được hạt nhựa “giữ lại” và giải phóng ion H+ và OH-

Khi độ dẫn điện đạt đến ≥0,2 µS/cm thì phải dừng để tái sinh

Để tái sinh thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp người ta phải thực hiện 5 bước cơ bản sau:

Bước 1: Rửa ngược đồng thời là để phân tách hạt nhựa trao đổi ion dương thành một lớp ở dưới

(do tỷ trọng lớn hơn) và hạt nhựa trao đổi ion âm thành lớp ở trên (do tỷ trọng nhỏ hơn) Bước 2: Phun cùng lúc Axit Sunphuric H2SO4 4% từ dưới đi lên qua lớp hạt nhựa trao đổi ion

dương và Natri Hydroxit NaOH nồng độ 5% từ trên đi xuống qua hạt nhựa trao đổi ion

âm Hỗn hợp nước thải tái sinh được thu hồi qua thiết bị thu hồi trung tâm và thoát ra ngoài

Bước 3: Rửa xả Axit Sunphuric và Natri Hydroxit Sau khi rửa hạt nhựa trao đổi ion dương và

ion âm vẫn đang bị phân thành 2 lớp riêng biệt

Bước 4: Dùng không khí nén thổi ngược từ dưới lên để trộn lẫn hạt nhựa trao đổi ion dương và

ion âm thành hỗn hợp

Bước 5: Dùng nước dội ép từ trên xuống để tránh phân tách hạt nhựa trao đổi ion thành 2 lớp

• Vật liệu: MS PTFE (kim loại nhẹ phủ nhựa PTFE)

Bồn pha loãng Axit Sunphuric H2SO4 30PK1001/TK10 được thiết kế với các van hợp lý và hệ thống điều khiển tự động (và thủ công) để đảm bảo pha Axit Sunphuric H2SO4 đậm đặc trong bồn chứa thành dung dịch Axit Sunphuric H2SO4 1,6% và 4% phù hợp với yêu cầu tái sinh của

hệ thống

Đi kèm với bồn pha loãng Axit Sunphuric H2SO4 30PK1001/TK10 là một thiết bị khuấy lắp trong bồn và một bơm phun để đưa dung dịch Axit Sunphuric H2SO4 1,6% và 4% vào thiết bị trao đổi ion dương

• Vật liệu: MS PTFE (kim loại nhẹ phủ nhựa PTFE)

• Dung tích: Chứa 404 kg H2SO4 98% hay 146 lít

• Dung tích: Chứa 270 kg H2SO4 98% hay 146 lít

• Vật liệu: MSRL (kim loại nhẹ phủ cao su)

• Dung tích: Chứa 1600 kg NaOH 30% hay 1205 lít

• Thiết bị khuấy: Loại tuabin tốc độ cao bằng thép không gỉ

11 Bồn định lượng xút để tái sinh thiết bị trao đổi ion tầng hỗn hợp 30PK1001/TK6

• Vật liệu: MSRL (kim loại nhẹ phủ cao su)

• Dung tích: Chứa 2650 kg NaOH 10% hay 2390 lít

• Thiết bị khuấy: Loại tuabin tốc độ cao bằng thép không gỉ

• Vật liệu: CSRL (thép cacbon phủ cao su)

• Thiết bị khuấy: Loại tuabin tốc độ cao bằng thép không gỉ

• Bơm Natri Sulphit Na2SO3:

- Kiểu loại: Bơm định lượng chu kỳ

- Công suất: 10 lít/phút 5 barg