第十二章-离子交换

1、2021/2/61 2021/2/62 2 离子交换树脂 1） 分类 2021/2/63 2021/2/64 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 2021/2/65 2021/2/66 2021/2/67 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: 2021/2/68 2021/2/69 2021/2/610 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

2、 (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/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 2021/2/611 2021/2/612 2021/2/613 2021/2/614 2021/2/615 2021/2/616 2021/2/617 2021/2/618 2021/2/619 2021/2/620 2021/2/621 2021/2

3、/622 2021/2/623 2021/2/624 2021/2/625 2021/2/626 钠离子交换器顺流、逆流再生盐耗量和出水水质钠离子交换器顺流、逆流再生盐耗量和出水水质 2021/2/627 2021/2/628 2021/2/629 2021/2/630 CO2具有腐蚀性,并增加强碱树脂负荷,且一般为H床后 : 2构造和计算: 1） 构造: 2021/2/631 2021/2/632 2021/2/633 求F瓷环面积 （1）求体积V VF/E （）风量 2030 m3/ m3（水） 瓷环阻力0.30.5 KPam, 据风量,风压选风机 其它局部阻力0.4 KPa 结论: K解

4、析系数,温度高则其值大,CO2溶解度低,冬天鼓热风 水封高度大于风压 进风口高于水面距离25cm,伸入内壁,防止水溅入风口 通风管有一定坡向水面的坡度 防止出水管不通,使水漫入鼓风机 设备防腐 2021/2/634 2021/2/635 2021/2/636 2021/2/637 2021/2/638 2021/2/639 2021/2/640 当清洗水排水溶解固体等于进水总溶解固体时,将清洗水循 环回收。 清洗水回收,刚洗好,就是因为树脂受到污染 RCOONa+ H2ORCOOH+NaOH （刚开始出水时,电导率会增加,所以需连续清洗,知道出水达到 要求,这就是清洗水回收阶段） 6）除Si求

5、: 出水呈酸性; 进水漏钠量低; 再生条件高,提高温度至 （40-500C）有利于再生的进行。 2021/2/641 2021/2/642 2021/2/643 2021/2/644 2021/2/645 2021/2/646 事实上脱气放在后面是因为采用NaCO3,NaHCO3再生时会产生 CO2气体,否则采用NaOH再生时可放在前面后面都行。 出水呈酸性 66.8 . 不能除Si . 电阻率 5104达不到脱盐的标准 2021/2/647 适合于原水强酸阴离子含量较大 H2SO4 弱碱用于去除强酸阴离子 HCl 强碱用于去除Si SiO32- 采用串联再生法,用NaOH再生,可适当提高温度

6、。 2021/2/648 2021/2/649 2021/2/650 步骤:1、反洗分层 2、阴树脂再生 3、阴树脂正洗 4、阳树脂再生 5、阳树脂清洗 6、混合 7、最后正洗至PH7,电阻率大于5105cm,即可运行。 2021/2/651 3). 高纯水制备与终端处理: 强酸脱气强碱混合床系统 使用前终端处理有:紫外线,精制混床,超滤。 3.氢型精处理器: 强酸脱气强碱强酸 能彻底去除Na,出水水质好, 流速高 100m/h 不能除Si,因而只有复床出水水质达到规定要求时,取代混合床提纯水质。 4.离子交换双层床: 阳离子交换双层床 阴离子交换双层床 1) 阳离子交换双层床 2021/2/

7、652 采用逆流再生,耗酸量相当于全部是阳树脂来说从3倍降到1.1倍理论值。 适应于:原水硬度=碱度的水,或硬度略大于碱度的水。 2) 阴离子交换双层床 （1）. 逆流再生,碱耗量低,理论值的1.1倍。强碱是理论值的34倍 （2）. 交换容量提高,出水量增加。 （3）.适应的含盐量范围可提高。 （4）.出水水质好。 2021/2/653 缺点:要求再生条件严格,否则会出现如下现象,大量胶体硅（甚至胶冻） 聚积在弱碱树脂上,使出水水质严重恶化。 原因:再生时:下层强碱树脂: 在NaOH存在的情况下,以Na2SiO3,Na2CO3存在。 2R-NH3Cl + Na2SiO3 2R-NH3OH+2N

8、aCl+H2SiO3 2R-NH3Cl + Na2CO3 2R-NH3OH+2NaCl+H2CO3 从而使PH值下降,出现大量H2SiO3, 从而析出胶体硅,粘附在弱碱 树脂上,故对再生条件要求严格. 立即再生, 否则强碱性树脂硅酸发生聚合,会污染强碱性树脂 加热再生,400碱液 (避免产生胶体硅,降低出水硅含量) 先低浓度后高浓度 1%3%碱液或(2% 快慢) 2021/2/654 思考题思考题 1、与顺流再生相比,逆流再生为何能使离子交换出水水质显著提高? 2、实现逆流再生的关键是什么? 3、为什么说在HtHc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。 2021/2/655 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