水的离子交换技术.pptx

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1、12.1 离子交换基本原理离子交换树脂的类型及命名 离子交换树脂的类型2 离子交换树脂1）分类第1页/共57页2）结构3 磺化煤：兼有强酸性和弱酸性两种活性基团的阳离子交换剂分类名称 命名 第2页/共57页离子交换树脂的基本性能 1 外观 粒径0.31.2mm 乳白、淡黄、棕褐色等 不透明或半透明球状颗粒 2交联度：以710%为宜3含水率 树脂的含水率以每克树脂（在水中充分膨胀）所含水分的百分比（约50%）树脂的含水率相应地反映了树脂网架中的孔隙率4溶胀性 干树脂+水湿树脂 体积胀大 绝对溶胀度第3页/共57页5密度第4页/共57页6.有效PH值范围 由于树脂活性基团分为强酸、强碱、弱酸、弱碱

2、性，水的pH值势必对其交换容量产生影响。表12.1 各种类型树脂有效pH值范围树脂类型树脂类型强酸性强酸性弱酸性弱酸性强碱性强碱性弱碱性弱碱性有效有效pHpH值范围值范围1141145145141121120707第5页/共57页离子交换平衡选择系数大于1，说明该树脂对B+的亲合力大与对A+的亲合力，即有利于进行离子交换反应。选择系数用离子浓度分率表示：第6页/共57页二阶对一阶离子交换反应通式为：第7页/共57页离子交换速度 第8页/共57页 膜扩散和孔道扩散何者影响最大？何者为控制步？慢者控制离子交换反应的速度(1)浓度：浓度大于0.1mol/l时，孔道扩散为控制步浓度小于0.003mol

3、/l时，膜扩散成为控制步介于中间则取决于具体情况(2)流速或搅拌速率：大，则水膜薄膜扩散快但孔隙扩散基本不受影响(3)树脂粒径：膜扩散，速度与粒径成反比孔道扩散，速度与粒径次方成反比(4)交联度：交联度对于孔道扩散影响比对膜扩散更为显 著第9页/共57页树脂层离子交换过程第10页/共57页树脂的再生再生液与水流方向相同1顺流再生特点：上部再生程度高，下部差，越是下部越差 再生剂耗量大，23倍理论值时，效果仍不理想 出水剩余硬度高 交换器失效早，降低工作效率，工作交换容量降低 适合于硬度较低的场合2逆流再生再生液饱和程度 特点：再生效果好，耗量可降低20%以上 低 出水水质明显提高 原水水质适应

4、范围扩大，对硬度较高原水仍能保 证出水水质 中 再生废液中再生剂有效浓度低 工作交换容量提高 高 操作较复杂从而使底部再生效果好及剂量低等第11页/共57页第12页/共57页3移动床：再生液向下流，水流向上流的方式适用：处理水量稳定，且不间断运行第13页/共57页12.2 离子交换软化方法与系统 离子交换软化系统选择 1Na离子交换软化法第14页/共57页2H离子交换软化法第15页/共57页3HNa串联及并联：并联：第16页/共57页第17页/共57页第18页/共57页离子交换树脂的交换容量1交换容量：1）全交换容量（1）定义：一定量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总量代表交换能力的大小

5、（2）测定方法：滴定测定与理论上计算第19页/共57页第20页/共57页12.3离子交换软化设备及其计算逆流再生固定床再生液饱和程度 特点：再生效果好，耗量可降低20%以上 低 出水水质明显提高 原水水质适应范围扩大，对硬度较高原水仍能保证出 水水质 中 再生废液中再生剂有效浓度低 工作交换容量提高 高 操作较复杂从而使底部再生效果好及剂量低等 为何能降低出水硬度（以H型树脂与含钠盐进行交换为例，即能降低钠的泄漏）第21页/共57页第22页/共57页第23页/共57页第24页/共57页 逆流再生操作步骤：小反洗 放水 顶压 使床不乱 （为何需顶压，顺流时是否需顶压）进再生液 逆向冲洗（软化水，

6、流速57m/h）正洗为何需软化水逆向冲洗：逆流再生要用软化水清洗，否则底层已再生好的树脂在清洗过程中又被消耗，导致出水质量下降，失去了逆流再生的特点。第25页/共57页第26页/共57页逆流再生固定床的再生剂耗量与再生液浓度再生剂再生剂 耗量耗量(g/mol)(g/mol)浓度浓度(%)(%)NaCl NaCl 8080100 100 5 58 8 HCl HCl 505055 55 1.51.53 3 NaOH NaOH 555565 65 1 13 3 钠离子交换器顺流、逆流再生盐耗量和出水水质盐耗量盐耗量(g/mol)(g/mol)出水硬度出水硬度c c（1/2Ca2+1/2Ca2+）u

7、mol/L umol/L 顺流顺流 逆流逆流 节约节约（%）逆流再生逆流再生盐比耗盐比耗 顺流顺流 逆流逆流 A A厂厂 109.5 109.5 86.7 86.7 20.8 20.8 1.5 1.5 510 510 0 0 B B厂厂 109.6 109.6 88 88 19.7 19.7 1.5 1.5 46 46 2 2 C C厂厂 124 124 74.6 74.6 40 40 1.3 1.3 1016 1016 3 Hc的条件下，经H离子交换（到硬度开始泄漏）的周期出水平均强酸酸度在数值上与原水Hn相当？此时HNa离子交换系统的QH和QNa表达式为何？若原水碱度大于硬度，情况又是如何？4、在离子交换除盐系统中，阳床、阴床、混合床和除二氧化碳器的前后位置的布置应如何考虑？试说明理由。第55页/共57页3、在固定床逆流再生中，用工业盐酸再生强酸阳离子交换树脂。若工业盐酸中HCl含量为31%，而HCl含量为3%，试估算强酸树脂的极限再生度4、试说明离子交换混合床工作原理，其除盐效果好的原因何在？习 题:1、如下图所示，当氢离子交换出水强酸酸度为零，与其相应，出水Na+含量应是多少？2、在固定床逆流再生条件下，树脂工作交换容量能否由下式表示，试阐明其理由。第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页