水处理基础知识ppt课件

电厂化学培训,第一部分化学水处理制作人：孙红松,第一章电厂用水,一、火电厂中水的作用和损失二、火电厂中水的名称三、水质不良的危害四、火电厂水处理工作简介,凝汽式发电厂水汽循环系统,1锅炉；2汽轮机；3发电机；4凝汽器；5凝结水泵；6凝结水精处理设备7低加；8除氧器；9给水泵；10高压；11补给水处理设备12冷却水泵凝汽式发电厂水汽循环系统主要流程,过热蒸汽,生水,补给水,凝结水,冷却水,冷却水水,排汽,1,10,8,11,2,4,12,7,2,3,给水,6,9,5,1、作用：电厂血液（水汽循环是封密的）+“冷源”+冷却介质2、火力发电厂的水汽损失锅炉部分：排污，安全门和过热器放汽，蒸汽吹灰和燃油雾化。汽机部分：轴封处连续向外排汽，抽气器和除氧器的排空。管道系统：法兰盘连结不严密和阀门漏泄等。各种水箱（疏水箱、给水箱等）的溢流和热水蒸发。用蒸汽加热或推动附属设备（如加热器、汽动给水泵）。为维持正常水汽循环，系统需要“补给水”。补给水是经过处理、去除有害杂质后，从除氧器处补入系统的。正常情况下，凝汽式发电厂的补给水量不超过锅炉额定蒸发量的2%4%。,一、火电厂中水的作用和损失,水在火电厂水、汽循环系统中的流程和作用不同，其水质常有较大差别。因此，水的名称也不同。1）生水（原水）未经任何处理的天然水，是各种用水的来源。2）补给水按净化处理方法的不同，又可分为软化水、蒸馏水和除盐水等。3）凝结水在汽轮机中作功后的蒸汽经凝汽器冷凝成的水。4）疏水各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结水，经疏水器汇集到疏水箱或并入凝结水系统。,二、火电厂中水的名称,5）返回（凝结）水热电厂向用户供热后，回收的蒸汽冷凝水。有热网加热器冷凝水和生产返回冷凝水之分。6）给水-送进锅炉的水。包括：凝结水、补给水、各种疏水甚或返回水（热电厂）。7）锅炉水在锅炉本体蒸发系统中流动着的水，简称炉水。8）冷却水作为冷却介质的水，主要指通过凝汽器冷却汽轮机排汽的水。9）内冷水水氢氢冷却式（或包括水水氢冷却式）发电机中，用于带走发电机定子绕组（或包括转子绕组）运行中产生的热量的水。,水汽质量好坏直接影响到热力设备的安全、经济运行。汽水质量不良会引起热力设备结垢、腐蚀，积盐等危害。1）热力设备结垢即水质不良，使热力设备的受热面上生成一些固体附着物(水垢)。危害：安全性降低：壁温，强度，壁面局部变形、起包，爆管。经济性下降：锅炉受热面上结有1mm厚水垢，燃料多消耗3.52.0%；凝汽器结垢，真空度降低，机组热效率和出力下降；加热器结垢：水的加热温度达不到设计值；结垢后的清洗，需要停机，并增加检修工作量和费用。,三、水质不良的危害,2）热力设备腐蚀腐蚀部位：管道、锅炉受热面、汽轮机和凝汽器等。缩短设备本身的使用寿命；腐蚀产物转入水中，增多水中杂质，进而加剧受热面上的结垢和腐蚀，甚至加速爆管等事故发生。3）过热器和汽轮机积盐水质不良或金属腐蚀导致蒸汽中带有杂质，并沉积在过热器和汽机等蒸汽通过的部位，此即积盐。危害：过热器内积盐会引起管壁过热、变形、鼓包甚至爆管；汽轮机内积盐会降低汽轮机的出力和效率。特别是高参数大容量汽轮机，其高压部分蒸汽流通面积很小，少量积盐也会大大增加蒸汽流通阻力，使汽轮机出力下降；若积盐严重，还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。,为保证热力系统水质良好，需对天然水进行适当处理，并监督水汽质量。电厂水处理工作主要包括：(1)净化生水。经过混凝、澄清、过滤及离子交换等方法制备补给水，并通过调整试验降低相关成本。(2)对给水要进行加氨和除氧等处理。(3)对于汽包锅炉要进行锅炉水的加药处理和排污。(4)对于直流锅炉机组和某些亚临界汽包锅炉机组，要进行汽轮机凝结水的净化处理。(5)热电厂中，对生产返回水进行除油、除铁等净化处理。,四、火电厂水处理工作简介,(6)对冷却水进行防垢、防腐和防止有机附着物等处理。(7)在热力设备停用期间，做好设备防腐工作中的化学监督工作。(8)热力设备大修时，应掌握设备的结垢、积盐和腐蚀等情况，以便审查水处理效果，不断改进水处理工作。(9)做好各种水处理的调整试验，配合汽机、锅炉做好除氧器调整试验、锅炉化学试验以及设备的化学清洗。(10)正确取样，化验，监督给水、炉水、蒸汽、凝结水等各种水、汽质量，并如实向领导反映情况。简言之：净化、“三防”、监测、试验、清洗。,请思考（1）电厂用水越纯净越好吗？（2）水处理与生产什么关系？（3）水处理环节顺序和选定？,第二章水质概述,第一节天然水中的杂质第二节水质指标第三节天然水中的主要化合物第四节天然水的特点及分类,天然水无时不与各种物质混杂，其溶解能力又较强，因此其中不同程度地含有各种杂质。这些杂质按其颗粒大小和混合形态的不同，可分为三大类，如下表所示。,第一节天然水中的杂质,一、悬浮物,颗粒直径约在100nm以上，在水中不稳定，容易除去。常悬游在水流中，造成水发生浑浊现象。当水静止时，比重小于1的草本植物碎片等会上浮于水面，称为漂浮物；比重接近1的动植物有机体的微粒、纤维或动植物死亡后的腐败产物，悬浮于水中，称为悬浮物。细微砂子和粘土类无机化合物，比重均大于1，则会沉淀于水底，故称为可沉物。,二、胶体,直径约为1100nm，往往是许多分子或离子的集合体。比表面积很大，表面活性（吸附能力）明显，常因表面吸附某些离子而带电。天然水体中的粘土颗粒一般带负电荷，而一些金属氢氧化物则带正电荷。同类胶体因带同性电荷相互排斥，不能聚集，因此在水中比较稳定，分布也较为均匀，难以用自然沉降法去除。天然水中的有机胶体多半由动植物躯体腐烂分解而成，主要是腐殖质，湖泊水因此常呈黄绿色或褐色。因受工业排水污染，工业区水源的有机胶体也很多。天然水中的矿物质胶体，主要是铁、铝和硅的化合物。因悬浮物和胶体颗粒能散射光线（丁达尔效应），故会造成天然水体浑浊，在水处理工艺中应首先清除之。,三、溶解物质直径1nm，多以离子或分子态存在于水中，形成均匀的分散体系，称为真溶液。只能用蒸馏、膜分离或离子交换等方法去除。1、水中的离子态杂质天然水中的各种离子，按其含量不同分为三类，见下表。其中以第类含量为主，是需要净化的主要对象。,2、溶解气体天然水中的气体以O2和CO2为主，有时还有H2S、SO2和NH3等。（1）氧天然水中O2的含量一般在014mg/L之间，主要来源于对大气中氧的溶解。气体在水中的溶解度一般随T而、随压力而，但影响天然水中氧含量的因素还有：有机物降解、微生物呼吸、矿物质化学反应等耗氧；水生植物白天光合作用产生氧气，其夜间新陈代谢耗氧；水的紊流特性和空气泡的大小等。是故，地下水含氧量一般较少，地面水含氧量因各地水温和气压而不同。由于水中的溶解氧对金属有腐蚀作用，应通过热力或化学方法除去之。,（2）二氧化碳大气中CO2含量只有0.030.04%（体积比），其在水中溶解的量很小。天然水中的CO2主要来源于水中或泥土中有机物的分解和氧化，地层深处所进行的地质化学过程也会产生一定量的CO2。在实际天然水中，CO2含量一般为2030mg/L，地下水有时可达几百毫克每升。水中的CO2不仅自身会腐蚀金属设备，而且会加剧水中溶解氧对金属的腐蚀，所以在锅炉用水和冷却水中含有CO2具有较大危害。,水质即水的质量，反映水的使用性质。用途不同，水质要求也不同。水质指标可用水中杂质的组成表示，锅炉用水的水质指标如下页的表所示。此表中的水质指标分为两类：一类反映水中的某一具体组分，如pH值和各种无机离子；一类表示某一类物质的总和，称之为技术指标，表中自全固形物至稳定度都是技术指标。,第二节水质指标,下面介绍电力生产中常用的主要技术指标。一、溶解固形物和含盐量1、溶解固形物是水中除溶解气体之外的各种溶解物总和，有离子态、非离子态（SiO2、铁铝氧化物）和有机物等。这是理论性指标，采用一些与其涵义近似的指标进行测定。2、含盐量(矿化度)指水中溶解盐类的总和。由于盐在水中一般均以离子态存在，因此可通过水质全分析后把各种阴阳离子全部相加而得。含盐量或以物质量的浓度(用阳离子或阴离子所带电荷的总量计算，mol/L)，或以质量浓度(用阳阴离子的总质量计算，mg/L)表示。水质全分析比较麻烦，只能定期（一季度或一年）测定，不宜作为运行控制指标。,3、蒸发残渣指过滤后的水样在105110下蒸干所得的残渣。它近似等于溶解固形物，但要考虑蒸发过程中碳酸氢盐的转化，以及残留湿分和结晶水不能除尽。灼烧残渣是将蒸发残渣在800下灼烧所得的残渣。蒸发残渣与灼烧残渣之差能近似表示有机物含量，但要考虑灼烧导致残存的湿分、结晶水以及一些氯化物的挥发，以及一部分碳酸盐分解。4、电导率：电阻率倒数，S/cm或S/cm。常用电导率仪测定。水的导电能力与水中离子含量、离子间相对比例和水温有关。因此，测定电导率时，应保持水温一定、水中离子相对稳定；且可以用测电导率方法测定水中含盐量。若水的溶解固形物总量(TDS，mg/L)在505000mg/L之间，TDS与水的电导率H2O(S/cm)有如下关系：lgTDS=1.006lgH2O-0.215,S：西门子，1/，也称作姆欧，电导的单位。,What?,二、悬浮物和浊度悬浮物(mg/L)是各种水处理工艺中都需监督的项目，其可通过重量分析法测定(用定量滤纸过滤后，再在110烘干称重)。但此法麻烦且准确度不高，不宜作现场监测使用。浊度（浑浊度）指水体不透明的程度，它实质上反映了水中的悬浮物和胶体物质会使光线发生散射的性质，故一般用它来衡量这些物质在水中的大致含量。浊度的测定开始用杰克孙烛光浊度计，此法不适宜低浊水，测得结果可能因人而异。现在多用散射浊度仪(如激光浊度仪)，方法是：先测定样品在90光照下的散光强度，再与标准液的比较。两种方法测得的结果基本相同，单位分别是JTU和NTU。近年来，因国际上选用了重现性更好的浊度标准液-福马肼(FTU)，FTU也成为浊度单位，1FTU1JTU=1NTU。,三、碱度和酸度碱度(A)指水中能接受H+的物质(OH-、CO32-、HCO3-和其它弱酸盐类)的量之和。天然水中，碱度主要由HCO3-的盐类组成；锅炉水中，则主要由OH-和CO32-、甚或PO43-(炉内加磷酸盐处理时)的盐类组成。碱度用酸中和办法来测定。指示剂不同(酚酞和甲基橙)，滴定终点也不同(前者：pH值=8.18.3；后者：pH值=4.34.5)，故有酚酞碱度PA和甲基橙碱度MA之分。它们测得的物质也不同，酚酞把水中的OH-和CO32-分别中和成H2O和HCO3-；甲基橙把水中的OH-、CO32-和HCO3-分别中和成H2O和H2CO3。酸度是指水中能接受OH-的物质（强酸、强酸弱碱盐、酸式盐和弱酸等）的量之和。天然水不显酸性(只有12%的CO2碳酸)，只有在化学除盐过程中阳床出水会产生酸度。,四、硬度(H)硬度指天然水中高价金属离子（主要是钙、镁离子）的总浓度。根据水中阴离子的存在情况，硬度可分为：1、碳酸盐硬度指水中钙、镁的碳酸氢盐(以之为主)、碳酸盐浓度之和。由于水在长时间煮沸后，它们会转化成沉淀的CaCO3和Mg(OH)2，故又称为暂时硬度。2、非碳酸盐硬度总硬度和碳酸盐硬度之差，主要是钙、镁的氯化物和硫酸盐等。它在水沸腾时不能除去，故又称永久硬度。实际上永久硬度和非碳酸盐硬度只是近似相等。教材上表1-3列出了天然水的一般分析项目、危害和处理方法（pp.89）。,五、有机物水中有机物组成复杂、含量难以确定，常采用各种相对表示有机物含量的指标。1、化学耗氧量（COD）指利用化学氧化剂氧化有机物所需的氧量。化学氧化剂一般用重铬酸钾或高锰酸钾，前者较常用。2、生物需氧量（BOD）指用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量。氧化分为把有机物转化成CO2、水和氨，以及把氨转化成亚硝酸根和硝酸根两个阶段。测定方法一般有BOD5和BOD21两种，前者较常用。,为了更好理解水处理工艺，本节介绍几种主要化合物。一、碳酸化合物其在水中的形态主要是CO2、HCO3-和CO32-，H2CO3含量不足1%，分析时可略去。其相对含量与pH值有关：pH值4.3时，只有游离的CO2，可利用吹脱原理除去；pH值12时，主要是CO32-。它会与水中的Ca2+生成CaCO3，饱和后沉积成垢；但此时游离态的CO2含量很低，从而避免了其对金属的腐蚀，故炉水常保持碱性环境。大多数天然水的pH值为6.08.0，主要是HCO3-和游离态的CO2。,第三节天然水中的主要化合物,二、硅酸化合物硅酸结构复杂，通式为xSiO2yH2O，偏硅酸(x=y=1)、正硅酸(x=1，y=2)、多硅酸(x1，呈聚合态)。聚合度增加，硅酸从溶解态变成胶态，甚至会呈凝胶状析出。SiO2的溶解度与pH值有关。pH值100nm)、过渡孔(2?100nm)和微孔(2nm?以下)。用于吸附过滤的活性炭是粒径为14mm的颗粒，吸附主要由其中的微孔支配。活性炭本身无极性，物理吸附为主。但其表面带有的某些氧化物会使其表面带有微电荷，这对脱除水中极性物质有利，但会降低非极性物质的吸附量。,四、水的吸附处理（活性炭过滤）,2、活性碳的吸附原理吸附(表面现象、物理和化学)、吸附质和吸附剂。物理吸附的原理：固体表面分子受力不均，产生表面张力，具有表面能，故可吸附外界分子，并降低其表面能。物理吸附是自发行为，可多层吸附，无需外界能量且放热，升温对其不利。吸附剂的比表面积都很大，硅胶、活性氧化铝和分子筛等也可用作水处理的吸附剂。活性炭利用其物理吸附和表面催化作用，能较彻底地除去水中游离氯。但因会同时生成卤代烃类化合物(致癌)，故高Cl2含量的水不宜用它处理后供饮用。活性炭对水中有机物的吸附率约为2080%，去除效果与活性炭本身和水中有机物的组成等有关。,3、影响活性碳吸附的因素a)活性碳性质比表面积，粒径大小和分布，孔构造和分布等。b)吸附质性质溶解度低，浓度高，利于吸附；有机物的分子量增大，吸附量上升，但若太大，则不易被吸附。c)介质PH值对水中有机酸，PH降低，吸附量上升；对有机胺，则相反。d)温度低温有利于吸附，高温有利于解析。e)接触时间不能太短。f)多种物质间的相互影响相互诱发、相互竞争、互不干扰。,4、活性碳吸附在水处理中的应用1)活性炭的选用吸附性能好，可提高出水品质，延长其使用寿命。应以水中天然有机物作吸附质，通过试验比较效果而定。2)活性碳使用前的预处理先用HCl浸泡，中和其中少量碱性物质，再用水冲洗至PH值达68。3)活性碳再生活性炭因沾染悬浮物或胶体而影响去除率时，应先清洗。如仍无效，则可采用如下方法再生：1）蒸汽吹洗；2）高温焙烧；3）溶液(NaOH或NaCl等)解析；4）用有机溶剂萃取；5）微生物法；6）电再生法等。,.,77,膜法分离简介,膜分离的技术特点膜的分类反渗透系统膜,.,78,膜分离技术特点,1、膜分离是一个高效的分离行为；90%的乙醇水溶液、N2和H2的分离,与萃取等的对比。2、能耗非常低；相比传统分离：蒸馏、蒸发、等多数分离过程的工作温度在室温；3、可以广泛应用在医药工业、生物技术、食品加工等方面,.,79,膜分离技术特点,4、规模和处理能力可在很大范围内变化，而其效率、设备单价、运行费等变化不大；5、设备体积小、占地较少等；可以方便的插入现行生产工业，不必进行较大改变。6、膜分离设备本身没有运动的部件，很少需要维护，可靠度很高；,.,80,膜的分类,按膜的材料分：醋酸纤维素膜、聚砜膜、聚砜酰胺等按膜的结构分：对称膜、非对称膜、液膜等按膜的用途分：反渗透、超滤、微滤电渗析等按膜的作用机理分：多孔膜、致密膜等,.,81,反渗透基本原理,渗透：水从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶液一侧自发流动的过程。,反渗透：当在浓溶液上加压力，且该压力大于于渗透压时，浓溶液中的水就会通过半透膜流向稀溶液，使得浓溶液的浓度更大，这一过程是渗透的相反的程。,.,82,反渗透膜,膜材料醋酸纤维素类反渗透膜；芳香含氮高分子反渗透膜；聚哌嗪类复合膜；膜性能应具备：脱盐率高、透水率大；机械强度好，耐压密；化学稳定性好；使用寿命长、性能衰减小；制膜容易，价格低廉，原料充沛；还有其他耐溶剂、高温、氯等,.,83,反渗透的简单示意图,.,84,反渗透的主要指标,1、反渗透装置重要指标水的回收率Y(以表示)：,2、反渗透装置重要指标水的脱盐率SR(以表示)：,cf，cp分别为给水和产品水的浓度，mol/L,或,cfA平均给水浓度，mol/L,第四章离子交换处理,第一节离子交换树脂概述第二节离子交换树脂的性能指标第三节离子交换的原理第四节树脂预处理、变质和污染,在现代电厂锅炉的水处理中，离子交换法除盐是必须采用的工艺。工艺的核心是离子交树脂。离子交换工艺可将水中的离子态杂质几乎全部除尽，制得的水可接近“纯水”。,第一节离子交换树脂概述,一、离子交换树脂的结构白色、黄色或棕色小球，=0.31.2mm；内部为网状结构骨架。骨架上有许多离子交换基团（功能基），骨架孔隙里充满了水和可交换离子，后者可与外部水中的离子发生交换作用。,组成树脂母体(骨架)的单体有苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系等。苯乙烯系应用广泛，它以苯乙烯做单体原料，以二乙烯苯为交联剂，经悬浮缩合反应而成；然后引入不同的交换基团，分别制得阳离子或阴离子交换树脂。交换基团的固定部分称为固定离子，它固结在母体上，不能自由移动。常将它和树脂母体合起来用R表示。交换基团的活动部分遇水可以电离，并与水中的同种离子交换，称为可交换离子。,二、苯乙烯系树脂的合成骨架的制备+在骨架上引入可交换的基团。骨架：单体（苯乙烯）+交联剂（二乙烯苯）共聚而成，即聚苯乙烯，也称白球。交联剂在高聚物中起空间架桥作用，它使聚合物形成网状，其含量愈多，白球的网状结构就愈坚固。常把高聚物中交联剂的质量百分数叫做交联度。将白球通过磺化反应得到阳离子交换树脂，与氯甲基反应和胺化反应，得到阴离子交换树脂。磺化反应是向有机分子中引入磺酸基(SO3H)或磺酰氯基(SO3Cl)的反应。,交联度是重要参数，其大小与树脂的原料配方有关，影响着产品的物化性能。对于同类化学组成的树脂，交联度大，则树脂的网孔小、机械强度大、密度大、稳定性好，但交换容量小、树脂的反应速度也较慢。三、离子交换树脂的类型1、按活性基团的性质分类按活性基团性质：阳离子或阴离子交换树脂；按功能基特点：强、弱酸性；强、弱碱性；螯合性；两性；氧化还原性树脂等。螯合物(chelatecomplex)：在固-液界面上或固-气界面上由多齿配体键结合形成的化合物。,2、按孔型分类凝胶型：透明或半透明的凝胶结构；交联度小(7%左右)；干状态下无孔，浸入水中才显示出大小不一的微孔；孔径小(约为12nm)，不易于离子运动，网孔也易被大分子堵塞。适合用于吸附无机离子，且易被大分子有机物污染。大孔型：制备骨架时使用了致孔剂，内部有大量永久性的微孔，孔多且径大(约为20100nm)，因此其比表面积大。具有抗有机物污染的能力，再生过程中容易洗脱网孔中截留的有机物；交联度大(可达1620%)，机械强度和抗氧化能力高；但因离子交换基团相应减少，离子交换能力相对较低。3、按单体种类分类：苯乙烯系、丙烯酸系等。,四、离子交换树脂的命名离子交换树脂产品的命名和型号是根据有关国标制定的。全名=分类名称+骨架名称(或+活性基团性质)+基本名称。基本名称为：“阳”或“阴”+“离子交换树脂”；分类以“大孔型”和“凝胶型(可略)”代表等。如：凝胶型苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂或凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂型号以三位阿拉伯数字组成。第一位是代表产品分类，第二位代表骨架组成，第三位为顺序号(以区别功能基或交联剂)。另外，大孔型树脂的型号前加“D”；凝胶型的型号前不加任何字母，但其后用“x+数字”表示交联度值。详见后面有关表格。,表1分类代号（活性基团代号）,表2骨架代号,如：1104(凝胶型)弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂，交联度为4。D201大孔型强碱性苯乙稀系阴离子交换树脂。,第二节离子交换树脂的性能指标离子交换树脂是由几种不同单体化合成的高聚物，制造的原料配方和(或)聚合温度影响着产品的分子结构和物理性能。一、物理性能1、外观多为球状。圆球率(球状颗粒量所占的百分率)应达90%以上。通常，凝胶型是透明或半透明的，大孔型不透明。树脂颜色与树脂种类有关，苯乙烯系树脂呈黄色。树脂颜色常因污染而加深，但其性能是否受影响需实验测定。2、含水率指树脂在潮湿空气中所保持的水量，表征树脂的交联度和孔隙率。其值愈大，孔隙率愈大、交联度愈小。,3、密度（g/mL）估算设备中树脂的装载数量等时，要用到“密度”。干真密度干燥状态下树脂本身的真实密度。约为1.6左右，实用意义不大，在研究树脂性能等时用到。湿真密度指在水中充分膨胀后的密度，约为1.041.3。计及颗粒及其孔隙中所含的水分，不包括颗粒间的。与树脂在水中的沉降性能有关，是影响实际使用性能的指标，阳树脂的相对要大。湿视密度湿视密度是指树脂在水中充分膨胀后的堆积密度。湿视密度用来计算交换器中装载湿树脂的质量，一般为0.600.85。同样阳树脂的相对要大，偏于上限。,4、粒度离子交换过程相当于通过粒状介质过滤水的过程；树脂颗粒的大小和均匀性直接影响着通流阻力、交换速度和反洗时颗粒层表现。树脂粒度也用平均粒径、有效粒径和不均匀系数等表示。用于水处理的树脂粒径一般为0.31.2mm。5、机械强度包括耐磨性、抗渗透冲击性及其物理稳定性等。树脂颗粒破碎的原因：水流压力、重力挤压、冲洗时的磨轧、胀缩等。一般情况下，树脂的机械强度应保证每年的树脂耗损量不超过3%7%。,6、溶胀性干树脂浸于水中会膨胀，即溶胀。交换和再生过程中胀缩会导致：改变树脂颗粒之间及其与器壁间的空隙，加重截面上的水流不均；树脂颗粒碎裂。溶胀有可逆或不可逆之分，即指新树脂溶胀后再干燥，能否恢复到原来的大小。影响树脂溶胀的因素有：在极性溶剂中的溶胀性强。交联度高，溶胀能力低。活性基团越易电离，溶胀性越强。交换容量越大，越强。溶液中电解质浓度越大，则树脂内外的渗透压差越小，越弱。可交换离子的水合离子半径越大，其溶胀率越大。对于强酸和强碱性离子交换树脂，溶胀率大小的次序为：H+Na+NH4+K+Ag+H+Mg2+Na+Ca2+OH-HCO3-CO32-SO42-Cl-一般情况下，强酸性阳离子交换树脂由Na型变成H型，强碱性阴离子交换树脂由Cl型变成OH型，其体积均增加5%。,7、溶解性在水中基本不溶，但有时会微量溶解。原因：A、新树脂中少量杂物(低聚物)在其最初使用阶段的溶解；B、出现胶溶现象：其中离子发生化学降解，崩裂成较小分子，并呈胶状溶于水中。影响因素：交联度小、交换容量大、活性基因的电离能力强和离子水合半径大等。8、耐热(温)性温度愈高，树脂愈易发生水解。阳树脂耐温性一般较高，可耐100或更高；就阴树脂而言，强碱性可耐60，弱碱性可耐80以上。树脂长期使用的温度不宜超过40。树脂置于0以下时，会由于结冰而胀碎。9、导电性湿树脂可以导电，不过属于离子型导电。,二、化学性能指在酸、碱等化学作用下的稳定性(不会破裂、降解等)。一般，阳树脂的稳定性较好；高交联的优于低交联的；阳树脂中Na型优于H型，阴树脂中Cl型优于OH型。1、离子交换反应的可逆性这是树脂通过再生而能反复使用的理论基础。如H型阳树脂置换了水中Na+后，就可用稀盐酸或稀硫酸使其再生。即下面的可逆反应的平衡移动。当水中Na+和树脂上H+多时，反应向正方向移动；反之，则逆向移动。RSO3H+Na+RSO3Na+H+,2、酸、碱性和中性盐的分解能力H型阳树脂与OH型阴树脂在水中能电离出H+和OH，显示出一定的酸碱性。此性质也有强弱之分，水处理工艺中常用的强、弱型树脂及其特点见pp.69。酸(或碱)性强的H型阳树脂(或OH型阴树脂)，易于与中性盐的阳离子(或阴离子)发生置换反应，生成游离酸或碱；而酸(或碱)性弱的则难与中性盐交换离子，但相应逆反应容易进行。离子交换树脂与中性盐进行离子交换反应，并在溶液中生成游离酸或碱的能力，称为树脂的中性盐的分解能力。显然，树脂的这种能力与其酸(或碱)性的强弱有关。,3、中和与水解离子交换树脂这一性质和电解质一样，例如OH型强碱阴树脂与酸液相遇或H型强酸阳树脂与碱液相遇，进行很完全的中和反应。盐型树脂的水解反应也与通常的盐一样，如水解产物有弱酸和弱碱时，水解度较大。,4、离子交换树脂的选择性指其对不同离子的亲合力有所差异。亲合力大的离子容易被树脂吸着，但吸着后难以把它们置换下来；亲合力小的离子则恰好相反。交换离子的种类、树脂的本质、溶液的浓度和离子组分等都会影响离子交换的选择性。常温、低浓度水溶液中，树脂对常见离子的选择次序如下：,5、交换容量1）全交换容量：表示离子交换树脂中所有活性基团的总量。对于同一种离子交换树脂而言，全交换容量基本为一定值。此指标主要用于离子交换树脂的研究。2）工作交换容量：表示在给定的工作条件下，离子交换树脂发挥的交换能力。不同树脂其工作交换容量不同，同种树脂的工作交换容量随运行水质、树脂层高、水流速度、再生条件以及失效控制指标的不同而不同。交换容量的单位通常用mmol/g或mol/M3表示。,第三节离子交换的原理一、离子交换的机理理论模型较多，这里介绍与胶体结构类似的双电层理论。离子交换树脂的高分子表面有两层离子：内层(同离子，靠化学键与骨架牢固结合)和外侧反离子层。后者又分为固定层和扩散层，固定层的反离子受较强吸引而被固定，扩散层的受吸引较弱，活动性较强。水溶液中的电解质对双电层有以下作用：交换作用：其中的各种反离子与树脂中原有的反离子交换位置。先与扩散层中的交换，再逐渐与固定层中的交换。压缩作用：若溶液中的盐类浓度较大，则会压缩扩散层，使其中的部分反离子变成固定层中的，增加了离子交换难度。因此再生溶液浓度太高，再生效果反而变差。,二、离子交换的动力学过程实际离子交换过程是复杂的动态过程，水流有速度、反应时间有限，其不可能达到平衡状态。活性基团分布在每个树脂颗粒的外表和内部，离子交换的动力学过程一般可分为如下五步：水中A+扩散到达并穿过树脂表面的边界水膜(膜扩散)；A+进入树脂颗粒内部的交联网孔，并扩散(内扩散)；A+与树脂内部的交换基团接触，并置换其上可交换的B+；被置换下来的B+分别进行步骤和步骤的逆过程。,上述过程中，步骤的置换过程很快，其余的扩散过程则较慢。如果其中某一步明显最慢，则整个离子交换的速度将决定于该步骤，称之为速度控制步骤。,三、影响离子交换的因素交联度越大、网孔越小，内扩散和交换速度越慢。羧酸型和H型树脂比磺酸型树脂的内孔眼小，所以其交换速度慢得多。粒径小，内