Cos'è la rigenerazione della resina IX?
Nel corso di uno o più cicli di servizio, una resina IX si esaurirà, il che significa che non può più facilitare le reazioni di scambio ionico. Ciò accade quando gli ioni contaminanti si sono legati a quasi tutti i siti attivi disponibili sulla matrice di resina. In parole povere, la rigenerazione è un processo in cui i gruppi funzionali anionici o cationici vengono ripristinati nella matrice di resina esaurita. Ciò si ottiene mediante l'applicazione di una soluzione rigenerante chimica, sebbene il processo esatto e i rigeneranti utilizzati dipendano da diversi fattori di processo.
Tipi di processi di rigenerazione della resina IX
I sistemi IX assumono tipicamente la forma di colonne che contengono una o più varietà di resina. Durante un ciclo di servizio, un flusso viene diretto nella colonna IX dove reagisce con la resina. Il ciclo di rigenerazione può essere di due tipi, a seconda del percorso che segue la soluzione rigenerante. Questi includono:
1）Rigenerazione co-flusso (CFR). In CFR, la soluzione rigenerante segue lo stesso percorso della soluzione da trattare, che di solito è dall'alto verso il basso in una colonna IX. Il CFR non viene in genere utilizzato quando grandi flussi richiedono un trattamento o è necessaria una qualità superiore, per letti di resina catione acido forte (SAC) e anione base forte (SBA), poiché sarebbero necessarie quantità eccessive di soluzione rigenerante per rigenerare uniformemente la resina. Senza una rigenerazione completa, la resina può perdere ioni contaminanti nel flusso trattato al successivo ciclo di servizio.
2）Rigenerazione a flusso inverson (RFR). Nota anche come rigenerazione in controcorrente, la RFR prevede l'iniezione della soluzione rigenerante nella direzione opposta al flusso di servizio. Ciò può significare un ciclo di caricamento/rigenerazione con flusso ascendente o caricamento con flusso discendente/rigenerazione con flusso ascendente. In entrambi i casi, la soluzione rigenerante contatta prima gli strati di resina meno esauriti, rendendo il processo di rigenerazione più efficiente. Di conseguenza, l'RFR richiede meno soluzione rigenerante e determina una minore perdita di contaminante, sebbene sia importante notare che l'RFR funziona efficacemente solo se gli strati di resina rimangono in posizione durante la rigenerazione. Pertanto, l'RFR deve essere utilizzato solo con colonne IX a letto impaccato o se viene utilizzato un qualche tipo di dispositivo di ritenzione per impedire che la resina si muova all'interno della colonna.
Fasi coinvolte nella rigenerazione della resina IX
Le fasi fondamentali di un ciclo di rigenerazione sono le seguenti:
controlavaggio. Il controlavaggio viene eseguito solo in CFR e comporta il risciacquo della resina per rimuovere i solidi sospesi e ridistribuire i granuli di resina compattati. L'agitazione delle perle aiuta a rimuovere eventuali particelle fini e depositi dalla superficie della resina.
Iniezione rigenerante. La soluzione rigenerante viene iniettata nella colonna IX a bassa portata per consentire un adeguato tempo di contatto con la resina. Il processo di rigenerazione è più complesso per le unità a letto misto che ospitano sia resine anioniche che cationiche. Nella lucidatura a letto misto IX, ad esempio, le resine vengono prima separate, quindi viene applicato un rigenerante caustico, seguito da un rigenerante acido.
Spostamento rigenerante. Il rigenerante viene espulso gradualmente dalla lenta introduzione di acqua di diluizione, tipicamente alla stessa portata della soluzione rigenerante. Per le unità a letto misto, lo spostamento avviene dopo l'applicazione di ciascuna delle soluzioni rigeneranti e le resine vengono quindi miscelate con aria compressa o azoto. La portata di questa fase di “risciacquo lento” deve essere gestita con cura per evitare danni alle perle di resina.
Risciacquo. Infine, la resina viene sciacquata con acqua alla stessa portata del ciclo di servizio. Il ciclo di risciacquo dovrebbe continuare fino al raggiungimento di un livello di qualità dell'acqua target.
Quali materiali vengono utilizzati per la rigenerazione della resina IX?
Ogni tipo di resina richiede una serie ristretta di potenziali rigeneranti chimici. Qui, abbiamo delineato soluzioni rigeneranti comuni per tipo di resina e alternative riassunte ove applicabile.
Rigeneranti di cationi acidi forti (SAC)
Le resine SAC possono essere rigenerate solo con acidi forti. Il cloruro di sodio (NaCl) è il rigenerante più comune per le applicazioni di addolcimento, poiché è relativamente economico e facilmente disponibile. Il cloruro di potassio (KCl) è un'alternativa comune a NaCl quando il sodio è indesiderabile nella soluzione trattata, mentre il cloruro di ammonio (NH4Cl) è spesso sostituito per applicazioni di addolcimento della condensa calda.
La demineralizzazione è un processo in due fasi, la prima delle quali prevede la rimozione dei cationi mediante una resina SAC. L'acido cloridrico (HCl) è il rigenerante più efficiente e ampiamente utilizzato per le applicazioni di decationizzazione. L'acido solforico (H2SO4), sebbene sia un'alternativa più economica e meno pericolosa all'HCl, ha una capacità operativa inferiore e può portare alla precipitazione del solfato di calcio se applicato in una concentrazione troppo elevata.
Rigeneranti di cationi acidi deboli (WAC)
L'HCl è il rigenerante più sicuro ed efficace per le applicazioni di dealcalizzazione. L'H2SO4 può essere utilizzato in alternativa all'HCl, ma deve essere mantenuto a bassa concentrazione per evitare la precipitazione del solfato di calcio. Altre alternative includono acidi deboli, come l'acido acetico (CH3COOH) o l'acido citrico, che vengono talvolta utilizzati anche per rigenerare le resine WAC.
Rigeneranti a base di anioni forti (SBA)
Le resine SBA possono essere rigenerate solo con basi forti. La soda caustica (NaOH) è quasi sempre utilizzata come rigenerante SBA per la demineralizzazione. Si può usare anche la potassa caustica, anche se è costosa.
Resine a base di anioni deboli (WBA)
NaOH è quasi sempre utilizzato per la rigenerazione di WBA, sebbene si possano utilizzare anche alcali più deboli, come ammoniaca (NH3), carbonato di sodio (Na2CO3) o sospensioni di calce.
Orario postale: 16 giugno-2021