混床の造水量計算

混床内では、H⁺型に再生された陽イオン交換樹脂とOH⁻型に再生された陰イオン交換樹脂が混合されています。陽樹脂粒子の周囲には多数の陰樹脂が、陰樹脂粒子の周囲には多数の陽樹脂が存在します。そのため、混床は多数の陽・陰イオン交換樹脂が交互に配置された多段式複床と見なすことができます。

半導体、集積回路、医薬品などの工業部門では、混床を単独で使用して水の化学脱塩を行うことがよくあります。陽・陰樹脂の充填量は単床設置時よりも少なく、陰樹脂は水中の残留CO₂や可溶性SiO₂の除去も担うため、運転サイクル時間は大幅に短縮され、再生時間は倍増します。高パラメータボイラーを採用する発電所では、ボイラー補給水の使用量が多く、混床を単独で使用すると再生が頻繁になりすぎます。同時に、水質要求が非常に高いため、混床は通常、一段複床脱塩システムの後に直列に使用されます。復水処理の場合のみ、単独の混床が使用されます。

水質要求が非常に高い場合、混床で使用される樹脂は強酸性陽樹脂と強塩基性陰樹脂でなければなりません。復水処理時には、高強度で粒度範囲が比較的均一な陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を使用する必要があります。一般的に、混床再生後、単位体積の陽樹脂のRH型含有量は陰樹脂のROH型含有量の約2〜2.5倍であるため、混床を単独で脱塩に使用する場合の陽樹脂と陰樹脂の比率は通常1:2です。

通常の一次脱塩水（≤10μS/cm）を混床の原水とし、混床出水の電気伝導率は≤0.2μS/cm以下に制御されます。周期造水量の経験値は8000〜12000倍です。原水中の残留CO₂、可溶性SiO₂、陰イオンはすべて陰樹脂交換で除去する必要があり、同時に混床の単位陰樹脂の交換容量は陽樹脂よりも低いため、混床の周期造水量は陰樹脂を基準に計算されます。計算式は以下の通りです：

陽陰樹脂造水量計算式

• 樹脂体積(m³)：混床陰樹脂体積を指す
• 樹脂作業交換容量：混床陰樹脂の工交は一般的に400 mol/m³-R
• 原水中の陰イオン（Cl⁻、SO₄²⁻、残留CO₂、可溶性SiO₂）の総モル濃度：お客様の水質報告に基づいて計算

例：電気伝導率3.2μS/cmは、塩分含有量が3.2/(塩分の分子量、一般に100を取る。経験値) = 0.032mmol/Lに相当します。出水の電気伝導率を0.4μS/cm以下に制御するだけでよいため、実際の作業交換容量は550mmol/Lであるべきで、単位体積樹脂の造水量は：

現在、直径200mm、高さ800mmの充填で、樹脂は10.5Lです。陽：陰 = 1：2で、混床の造水量倍率を推定すると：

運転流速は140m/hで、流量は：

実際の運転時間は：

約41時間に相当します。