Calcolo della capacità di produzione d'acqua del letto misto

In un letto misto, la resina a scambio cationico rigenerata in forma H⁺ e la resina a scambio anionico rigenerata in forma OH⁻ vengono mescolate insieme. Intorno a ogni granulo di resina cationica ci sono molti granuli di resina anionica, e intorno a ogni granulo di resina anionica ci sono molti granuli di resina cationica. Pertanto, un letto misto può essere considerato come un letto composto multistadio composto da molte resine a scambio cationico e anionico disposte alternativamente.

In settori come semiconduttori, circuiti integrati e prodotti farmaceutici, i letti misti sono spesso utilizzati da soli per la demineralizzazione chimica dell'acqua. Poiché le quantità di carico delle resine cationiche e anioniche sono inferiori rispetto all'utilizzo di letti separati, e la resina anionica deve anche rimuovere il CO₂ residuo e il SiO₂ solubile dall'acqua, il tempo del ciclo operativo è notevolmente ridotto, mentre il tempo di rigenerazione aumenta in modo esponenziale. Nelle centrali elettriche con caldaie ad alta pressione, a causa del grande volume di acqua di reintegro, l'utilizzo di un solo letto misto comporterebbe rigenerazioni troppo frequenti. Allo stesso tempo, poiché i requisiti di qualità dell'acqua sono molto elevati, i letti misti vengono generalmente utilizzati in serie dopo un sistema di demineralizzazione a letto composto a uno stadio. Solo quando si tratta l'acqua di condensa viene utilizzato un letto misto separato.

Quando i requisiti di qualità dell'acqua sono molto elevati, le resine utilizzate nel letto misto devono essere resina cationica forte e resina anionica forte. Quando si tratta l'acqua di condensa, devono essere utilizzate resine a scambio cationico e anionico con elevata resistenza e un intervallo di dimensioni delle particelle relativamente uniforme. Generalmente, dopo la rigenerazione del letto misto, il contenuto di tipo RH per unità di volume della resina cationica è circa 2-2,5 volte il contenuto di tipo ROH della resina anionica. Pertanto, se si utilizza un letto misto da solo per la demineralizzazione, il rapporto tra resina cationica e resina anionica è solitamente di 1:2.

L'acqua demineralizzata normale di primo stadio (≤10 μS/cm) viene utilizzata come acqua di alimentazione del letto misto. La conduttività dell'effluente del letto misto è controllata a ≤0,2 μS/cm. Il valore empirico della capacità di produzione d'acqua periodica è compreso tra 8.000 e 12.000. Il CO₂ residuo, il SiO₂ solubile e gli anioni nell'acqua di alimentazione devono essere rimossi mediante scambio su resina anionica. Poiché la capacità di scambio per unità di volume della resina anionica nel letto misto è inferiore a quella della resina cationica, la capacità di produzione d'acqua periodica del letto misto viene calcolata in base alla resina anionica. La formula di calcolo è la seguente:

Formula di calcolo della capacità di produzione d'acqua delle resine cationica/anionica

• Volume di resina (m³): Si riferisce al volume di resina anionica nel letto misto
• Capacità di scambio di lavoro della resina: La capacità di scambio di lavoro della resina anionica del letto misto è generalmente di 400 mol/m³-R
• Concentrazione molare totale degli anioni nell'acqua di alimentazione (Cl⁻, SO₄²⁻, CO₂ residuo, SiO₂ solubile): Calcolata sulla base del rapporto di qualità dell'acqua del cliente

Esempio: Una conduttività di 3,2 μS/cm equivale a un contenuto di sale di 3,2/(peso molecolare del sale, generalmente preso come 100, che è un valore empirico) = 0,032 mmol/L. Poiché la conduttività dell'effluente deve essere controllata al di sotto di 0,4 μS/cm, la capacità di scambio di lavoro effettiva dovrebbe essere di 550 mmol/L. Quindi la capacità di produzione d'acqua per unità di volume di resina è:

Con un diametro di 200 mm e un'altezza di 800 mm, il volume di resina è di 10,5 L. Il rapporto resina cationica/resina anionica è 1:2. La capacità stimata di produzione d'acqua del letto misto è:

La velocità di flusso operativa è di 140 m/h, quindi la portata è:

Il tempo di funzionamento effettivo è:

Ciò corrisponde a circa 41 ore.