离子交换处理培训课件.ppt

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1、离子交换除盐,第一节 离子交换树脂 第二节离子交换原理及离子交换速度第三节动态离子交换过程第四节一级复床除盐第五节离子交换器及其运行 第六节除碳器 第七节混合床除盐第八节离子交换除盐系统第九节 离子交换树脂使用中注意的问题第十节 锅炉补给水处理设备、水质异常情况处理,第一节 离子交换树脂,一、离子交换树脂1离子交换树脂的组成一部分称为离子交换树脂的骨架(单体和交联剂)；另一部分是带有可交换离子的活性基团2离子交换树脂的合成3离子交换树脂的分类（1）按活性基团的性质分类。 （2）按合成离子交换树脂的单体（主体原料）分类。（3）按离子交换树脂的孔型分类。,4离子交换树脂的命名方法0017全名称为：

2、凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，其交联度为7；2017全名称为：凝胶型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，其交联度为7；D001全名称为：大孔型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。,二、离子交换树脂的性能指标,1粒度2密度（1）湿真密度。（2）湿视密度。,3含水率4溶胀和转型体积改变率（1）树脂的交联度。交联度越大，溶胀性越小。（2）活性基团。（3）溶液中离子浓度。（4）可交换离子。,5交换容量全交换容量是指单位质量或体积的离子交换树脂中所有可交换离子的总量。工作交换容量是指树脂在具体工艺条件下实际发挥的交换容量，即树脂在工作状态下，交换至出水中允许泄漏的离子含量达到某一指定值时树脂实际发挥的交换容量

3、。6机械强度7耐热性,三、离子交换树脂的选择性第三章离子交换除盐离子交换树脂吸着各种离子的能力不同，有些离子易被树脂吸着，吸着后较难把它置换下来；而另一些离子较难被吸着，但却比较容易被置换下来，这种性能就是离子交换树脂的选择性。 强酸性阳树脂，在稀溶液中对常见阳离子的选择性顺序为：Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ K+ NH4+ Na+ H+而对于弱酸性阳树脂，其选择性顺序为：H+ Fe3+ 强碱性阴树脂在稀溶液中，对常见阴离子的选择性顺序为：SO42- NO3- Cl- OH- HCO3- HSiO3-而弱碱性阴树脂的选择性顺序为：OH- SO42-,第二节 离子交换原理及离子交换速度

4、,一、离子交换树脂的交换原理 1交换作用 RH+NaClRNa+HCl 2压缩作用,二、离子交换速度,1离子交换速度的控制步骤 膜扩散和颗粒扩散（内扩散）2影响离子交换速度的因素（1）溶液浓度（2）树脂的交联度（3）树脂颗粒的大小（4）流速与搅拌速度（5）水温第三章离子交换除盐,第三节动态离子交换过程,一、运行制水时树脂层中的离子交换1水中阳离子只有Na+时和RH树脂的交换,2水中含有Ca2+、Mg2+和Na+时和RH树脂的交换,树脂层也会不断地扩大和下移 在树脂层中的分布规律是：（1）被吸着离子在树脂层中的分布，是按树脂对该离子的选择性的大小，自上而下依次分布的。最上部是选择性最大的离子为主

5、，最下部为选择性最小的离子。（2）各种离子的选择性差异越大，在树脂层中的分层愈明显。（3）各种离子的选择性差异较小时，在树脂层中分层不明显。,二、工作层,工作层是指进行离子交换的树脂层区。由前面讨论知道，交换器运行过程中，工作层不断向水流方向推移。保护层：出水端总有一部分树脂未能完全发挥其交换容量 ，起保护出水水质的作用影响工作层厚度的因素很多，概括起来这些因素有：树脂种类、树脂颗粒大小、进水离子浓度及离子比、出水水质的控制标准、水通过树脂层时的流速以及水温等,三、失效树脂的再生,1再生剂2再生方式 再生方式可分为顺流式、对流式、分流式和复床串联再生。,3再生剂用量再生单位体积树脂所用纯再生剂

6、的量，称再生剂用量,4酸耗、碱耗和再生剂比耗,再生剂耗量是指恢复树脂1mol的交换容量消耗纯再生剂的克数 。酸耗：碱耗：恢复树脂1mol的交换容量，实际用纯再生剂的量与理论量之比称为再生剂比耗 第三章离子交换除盐,第五节离子交换器及其运行,一、顺流再生离子交换器二、逆流再生离子交换器 1逆流再生的技术要求和相应措施在交换器内增设中间排液装置；在中间排液装置之上，交换剂层上加一层厚约为150200mm的压脂层；再生时采用气（或水）进行顶压，即顶压逆流再生；或者将中间排液装置上的孔开得较大,2交换器的结构3交换器的运行 一个运行周期包括步骤：小反洗排水顶压进再生液逆流清洗小正洗正洗交换制水,阀门,

7、步骤,4无顶压逆流再生无顶压逆流再生的操作步骤与顶压再生操作步骤基本相同，只是不进行顶压四、浮床式离子交换器工艺特点： 浮动床宜连续运行，可使出水量多，水质稳定、五、双层床和双室床双层床和双室床都是属于强、弱型树脂联合应用的离子交换装置。,第四节一级复床除盐,典型的一级复床除盐系统是由一个强酸H交换器、一个除碳器和一个强碱OH交换器串联而成,一、除盐原理二、运行中的交换反应及水质变化1H交换器中的交换反应及水质变化,2脱除CO2 3除去水中阴离子的交换反应及水质变化,三、运行中的水质监督,1进水水质进入除盐系统的水，其浊度应2mg/L，游离氯含量应在0.1mg/L以下，Fe含量应在0.3mg/

8、L以下，高锰酸钾耗氧量应在2mg/L以下。2出水水质强酸H交换器测定出水强酸酸度，可靠的方法是测定出水Na+浓度。强碱OH交换器一般用测定出水电导率和SiO2含量,四、交换器的再生,1强酸H交换器的再生用H2SO4 再生时：A 加快流速可以防止CaSO4沉淀在树脂层中析出B 先稀后浓的分步再生。2强碱OH交换器的再生为了有效除硅，除了满足OH交换器进水水质条件外，还应提高树脂的再生度。为此，强碱OH交换器除了再生剂必须用强碱外，还必须满足以下条件：再生剂用量应充足、提高再生液温度、增加接触时间和提高再生剂纯度等怎样才能彻底的除硅？,五、阴离子交换器在系统中的位置,若OH交换器放在H交换器前面，

9、就会出现以下问题：1在树脂层中析出CaCO3、Mg(OH)2沉淀2除硅困难3阴树脂负担大 第三章离子交换除盐,六强弱型树脂联合应用的复床除盐,弱酸性H型树脂主要用来除去水中的碳酸盐硬度，要求进水中碳酸盐硬度应占有较大的比例弱碱阴树脂不能除硅利用弱型树脂交换容量大、易于再生、抗污染能力强的特点,典型一级复床除盐系统的运行一、一级复床除盐系统启动启动前检查：（1）各水泵均处于良好的备用状态。（2）诸设备具备启动条件，管道、阀门均无泄漏。（3）仪用气正常，压力0.4 MPa。（4）动力盘、控制柜、电磁阀箱已送气、送电。（5）流量表、压力表、液位计处投运状态；pH表、硅表、电导率仪处于备用状态。（6）

10、手动门开关灵活，气、电动门动作正常。（7）清水或淡水供给有保证，清水箱或淡水箱、中间水箱水位正常。（8）待投运设备处于良好备用状态。（9）检查并开启下列手动门：清水箱出水门，清水泵进、出水手动门；活性炭过滤器进、出水手动门；一级复床、混床进水和出水手动门；除盐水箱进水门等。,二、一级复床除盐系列的投运（1）开启阳床空气门、进水门，待阳床满水（排空气门有水溢出）后，开正洗排水门，关空气门。（2）待阳床排水合格，启动除碳风机，开启阳床出水门，关正洗排水门。（3）中间水箱水位正常时，启动中间水泵，开启中间水泵出口电动门。（4）开启阴床空气门、进水门、满水后开启正洗排水门，关空气门。（5）投阴床DD表

11、、硅表，待阴床正洗排水DD 5S/cm、SiO250g/L时，开启阴床出水门，关正洗排水门。,三、一级复床除盐系统的停运一级除盐系列达到下列条件时，停运再生（1）阳床出水Na+50g/L；（2）阴床出水DD10S/cm；（3）阴床出水SiO250g/L；,四、一级复床除盐设备的再生1再生前的准备（1）仪用气正常，压力0.4 Mpa，动力盘、控制柜、电磁阀箱已送气、送电。（2）清水池、废水池、除盐水箱水位正常，废水泵处于运行或备用状态，液位计、液位开关处于投运状态。（3）清水泵、阴、阳自用除盐泵处于备用状态。（4）酸、碱计量箱内分别存有一次再生酸碱用量，液位计指示准确。（5）酸、碱喷射系统正常，

12、再生液浓度计、流量计处于投运状态。（6）下列手动门处于开启状态：,a 阳、阴自用除盐泵进、出口手动门。b 待再生阳、阴床进酸、碱手动门。c 酸、碱喷射器进酸、碱及进水手动门。d 待再生床体有关检测仪表已停用，仪表取样门已关闭。2阴、阳床的再生（顶压逆流再生为例）（1）小反洗。启动清水泵（或中间水泵），并开泵出入口门；缓慢开启小反洗进水门和反排门，控制反洗流量以不反洗出树脂为准，小反洗至排水清澈为止，延时约20min。关闭清水泵（或中间水泵），关泵出口门，关小反洗进水门、反排门，静置5 min。,（2）定期大反洗。大反洗的时间间隔与进水浊度、周期制水量等因素有关，一般为1020个周期一次，大反洗

13、后进酸（碱）剂量比平时增加50100。开启阳（阴）床反洗进水门、反洗排水门、排空气门；逐步开大反洗进水门，当阳（阴）床排空气门出水后关闭排空气门。逐渐增大反洗流量，使树脂逐渐膨胀，监视、取样反洗出水不跑树脂，反复数次，时间约20min，直至树脂充分翻动，反洗出水清澈透明为止。停止大反洗时，要逐渐关小反洗进水门，使树脂慢慢沉实，当反洗进水门全关后，关闭阳（阴）床反洗排水门，静置25min。,（3）排水。开启阳（阴）床空气门、中排门，待中排不出水时关闭空气门。（4）顶压。开启进压缩空气门，调节空气压力稳定在0.030.05MPa。（5）预喷射。开启阳床进酸门（阴床进碱门），启动自用除盐水泵，开启酸

14、（碱）喷射器进水门，调整喷射流量至规定值，稳定5 min，树脂应无翻动、乱层现象。（6）进酸、碱。开启阳床酸计量箱（阴床碱计量箱）出口门，投酸（碱）浓度计，调整进酸（碱）浓度24，时间约为40min。（7）置换。关闭阳酸计量箱（阴床碱计量箱）出口门，停用酸（碱）浓度计，维持原流量逆洗约40 min，当出水酸度（碱度）5mmol/L时，停再生自用除盐水泵，关酸（碱）喷射器进水门，关阳床进酸门（阴床进碱门），关进压缩空气门。,（8）小正洗。启动清水泵（或中间水泵），开启阳（阴）床空气门、进水门，3 min后关阳（阴）床中排门。（9）正洗。待阳（阴）床满水后关阳（阴）床空气门，开启正洗排水门，洗至排

15、水合格。3逆流再生注意事项（1）为防止阳、阴床内树脂乱层和气动阀回座，须在再生过程中，注意保持压缩空气罐的压力稳定。（2）为防止中排装置受力过大而损坏，在大反洗前应增加小反洗操作，大反洗时流量必须由小到大，大反洗后，再增加一次小反洗（有的用正洗），使树脂表面平整。（3）逆流再生反洗操作中，应经常监测排水水质，以防跑树脂。（4）除盐设备再生时，注意进出口手动门以及气动门均须关严，以防误操作。（5）置换结束应先停稀释水。4顶压逆流再生离子交换器运行步骤和阀门状态见表。,六、技术经济指标例：某单元制一级复床除盐系统由强酸H交换器、除碳器和强碱OH交换器组成。已知H离子交换器直径2000mm，树脂层高

16、1.6m；OH离子交换器直径2000mm，树脂层高2.0m。又知H离子交换器进水碱度2.4mmol/L，出水的强酸酸度1.1mmol/L、Na+浓度为23ug/L；除碳器出水残留CO25mg/L；OH离子交换器进出水中HSiO3-（以SiO2表示）分别为15mg/L和60ug/L。若H离子交换器一次再生用30的工业HCl（密度=1.149g/cm3）0.8m3，OH离子交换器一次再生用30的工业NaOH（密度=1.328g/cm3）0.38m3，该复床系统一个运行周期产水量为1436m3。试分别计算该一级复床除盐的H交换器、OH交换器中树脂的工作交换容量、酸耗和碱耗以及再生剂比耗各为多少？,第

17、六节除碳器,一、脱除CO2 的原理二、大气式除碳器,影响除CO2效果的工艺条件（1）水温。除CO2效果与水温有关，水温越高，CO2在水中的溶解度越小，因此除去的效果也就越好。（2）水和空气的流动工况和接触面（3）风量和风压。 三、真空式除碳器第三章离子交换除盐,第七节混合床除盐,第七节混合床除盐,一、混合床除盐原理,Ca SO4 Ca SO42RH + 2ROH + Mg (Cl)2 R2 Mg + R2 (Cl)2 + 2H2O (Na)2 (HCO3)2 (Na)2 (HCO3)2 (HSiO3)2 (HSiO3)2,二、混合床中树脂两种树脂的湿真密度差一般为1520%，通入NaOH溶液

18、，加大阳、阴树脂的湿真密度差 用于一级复床之后的混合床中阴、阳树脂的体积比常为2:1。,三、混合床结构,四、运行操作,1反洗分层2再生3阴、阳树脂的混合 4正洗5制水,第八节离子交换除盐系统,常用的离子交换除盐系统,盐酸再生系统,第九节 离子交换树脂使用中注意的问题,一、离子交换树脂的贮存和预处理1离子交换树脂的贮存（1）防止树脂失水 （2）防止树脂受热、受冻 （3）防止霉变 2新树脂使用前的预处理（1）水洗 （2）阳树脂的预处理 （3）阴树脂的预处理,三、防止树脂氧化变质四、防止树脂受污染1防止悬浮物污染2防止铁化合物污染3防止阴树脂的有机物污染,作业与复习,1阴离子交换树脂抗污染能力比阳离

19、子交换树脂强。 ( )2树脂的交联度越高，其溶胀能力越高。 ( )3离子交换树脂能导电是因为它能在水中电离出离子。 ( )4离子交换器的运行，实质上是其中交换剂工作层自上而下移动的过程。( ) 5鼓风式除碳器不仅可以除去水中的CO2，而且可以除去水中的O2 。 ( )6逆流再生固定床压脂层可以过滤掉水中的悬浮物。( )7弱型树脂在用酸或碱再生时体积将缩小。 ( )8阳床漏钠对阴床出水无影响。 ( )9。水温增高，有利于离子交换反应的进行。( )10通常弱型树脂比强型树脂的密度大。 ( )11离子交换树脂由交联剂、单体和活性基团物质三部分组成。( ),12新树脂在使用前应进行预处理。 ( )13

20、在一定程度上，阴树脂的除硅效果取决于再生剂的耗量。( )14浮动床离子交换器的主要优点是运行流速高，周期制水量大。( )15树脂脱水，应首先用( )进行浸泡。 ANaOH溶液 B蒸馏水 C浓食盐水16树脂在用HCl充分浸泡并洗净后，加入酸性CuSO4溶液变为绿色的是( )交换树脂。 A阳离子 B阴离子 C不能断定17、鼓风式除碳器一般可将水中CO2含量降至( ) 以下。 A、50mgL； B、5mgL； C、lmgL。18、在交换器中，模拟水处理实际运行条件下测得的交换容量称( )。A、全交换容量； B、工作交换容量； C、平衡交换容量。28、运行设备的阴离子交换树脂，装卸时不能用生水的主要原

21、因是( )。A、生水硬度大； B、生水碱度大； C、生水机械杂质多。,20目前国内采用的混合床中树脂体积比通常为阴：阳等于( )；高混中树脂体积比阴：阳通常为( ) 。 A2：1 B1：1 C1：221间歇运行对出水水质影响相对较小的交换器为( ) 离子交换器。 A阳 B阴 C混合床22用硫酸作再生剂时，采用先低浓度后高浓度的目的是为了( )A提高再生效率 B防止生成沉淀 C降低酸耗23离子交换器失效终点控制越严，其树脂的工作交换容量越( ) A大 B小 C稳定24离子交换速度，主要取决于( ) A内扩散 B膜扩散 C内扩散和膜扩散,25、一级复床除盐系统是指( )。A、原水只一次相继经过H型

22、及0H型离子交换器的形式：B、原水相继经过H型，0H型及混合床离子交换的形式；C、原水相继经过H型，除碳器，0H型及混合床离子交换器的形式。26、离子交换剂的颗粒愈( )，保护层愈厚。A、大； B、小； C、均匀。27、什么叫离子交换树脂的选择性?写出强酸阳离子交换树脂的选择顺序?(28、为什么一级除盐系统要将阴床装置放在阳床之后?29、酸耗、比耗。30、怎样才能彻底除硅？ )31、固定床顶压逆流再生防止树脂乱层的措施有哪些？32、简述常采用的补给水处理工艺过程,并监督哪些指标?33、逆流再生离子交换器和混合床运行操作是怎样的？ 34、阴床再生提倡碱加热，主要是为了有利于 的洗脱，一般再生液温度控制在 左右。,