离子交换教学培训PPT 离子交换概论

1、5 5 离子交换概论离子交换概论 5.1 5.1 离子交换树脂离子交换树脂(ion exchange resin)(ion exchange resin) 5.1.1 5.1.1 离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构 （1 1）高分子骨架）高分子骨架 由交联的高分子聚合物组成，如交联由交联的高分子聚合物组成，如交联 的聚苯乙烯、聚丙烯酸等。的聚苯乙烯、聚丙烯酸等。 （2 2）离子交换基团）离子交换基团 连在高分子连在高分子骨架上带有骨架上带有可交换离子可交换离子 的离子型官能团（的离子型官能团（- -soso3 3 h h+ +是交换基团，其中 是交换基团，其中h h+ +是可交是可交 换离子

2、）。换离子）。 （3 3）孔）孔 在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分 子结构中的孔（凝胶孔）和高分子之间的孔（毛细孔）子结构中的孔（凝胶孔）和高分子之间的孔（毛细孔） 盐型盐型 根据交换树脂活性基团的酸碱性及其强弱，分为根据交换树脂活性基团的酸碱性及其强弱，分为 交换树脂交换树脂 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 氢型氢型 钠型钠型 氯型氯型 氢氧型氢氧型 （1）按交换基团的性质分类）按交换基团的性质分类 交换树脂交换树脂 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 阴离子交换树脂阴离子交换树脂 强酸型阳离子交换树脂强酸型阳离子交换树脂

3、 rso3h 弱酸型阳离子交换树脂弱酸型阳离子交换树脂 rcooh 强碱型阴离子交换树脂强碱型阴离子交换树脂 rnoh 弱碱型阴离子交换树脂弱碱型阴离子交换树脂 rnhoh rnh2oh rnh3oh 5.1.2 5.1.2 离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类 凝胶型凝胶型: :孔径孔径1 12nm2nm，只能交换直径很小的离子，易，只能交换直径很小的离子，易 受污染。交换能力强。受污染。交换能力强。 大孔型大孔型: :孔径孔径2020100nm100nm，可交换直径较大的分子。交换能，可交换直径较大的分子。交换能 力较弱，不易受污染。力较弱，不易受污染。 （2 2）按离子交换树脂的孔型分类

4、）按离子交换树脂的孔型分类 均孔型均孔型: :不易受污染。不易受污染。 超凝胶均粒型超凝胶均粒型: : 5.1.3 5.1.3 离子交换树脂产品的型号离子交换树脂产品的型号 分类代号分类代号 交联度数值交联度数值 联接符号联接符号 顺序号顺序号 骨架代号 凝胶型离子交换树脂型号凝胶型离子交换树脂型号 d 骨架代号骨架代号 顺序号顺序号 骨架代号骨架代号 分类代号分类代号 大孔型符号大孔型符号 大孔型离子交换树脂型号大孔型离子交换树脂型号 分类代号分类代号 代号代号分类名称分类名称代号代号分类名称分类名称 1 0 1 2 3 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 4 5 6 螯合性 两性 氧化还原性

5、骨架代号骨架代号 代号代号骨架名称骨架名称分类名称代号代号骨架名称骨架名称 1 2 3 04 5 6 苯乙烯系 丙烯酸系 酚醛系 环氧系 乙烯吡啶系 氯乙烯系 脲醛系 n例如例如: : n0010017:7:凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换脂，交联度为凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换脂，交联度为7%;7%; nd111:d111:大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。 n目前，应用于工业锅炉水处理的离子交换树脂，绝大多数是目前，应用于工业锅炉水处理的离子交换树脂，绝大多数是 n苯乙烯与二乙烯苯的共聚体，或丙烯酸与二乙烯苯的共聚体。苯乙烯与二乙烯苯的共聚体，或丙烯酸

6、与二乙烯苯的共聚体。 1.1.离子交换树脂的组成离子交换树脂的组成 (1)(1)单体单体 能聚合成高分子化合物的低分子有机物能聚合成高分子化合物的低分子有机物, ,是离子交是离子交 换树脂的主要成分换树脂的主要成分, ,所以也称为母体。所以也称为母体。 例如例如: : ch 2 =cooh ch 3 苯乙烯苯乙烯甲基丙烯酸甲基丙烯酸 hc=ch2 5.1.4 5.1.4 离子交换树脂的合成离子交换树脂的合成 (2)(2)交联剂交联剂 能在线性结构分子能在线性结构分子 缩聚时起架桥作用缩聚时起架桥作用, ,而使其分子而使其分子 中的基团相互键合成不溶性的中的基团相互键合成不溶性的 网状体结构的物

7、质。网状体结构的物质。 例如：例如：二乙烯苯二乙烯苯，其结构式为，其结构式为: : ch=ch2 ch=ch2 交联剂在离子交换树脂中的百分含量交联剂在离子交换树脂中的百分含量, ,称为交联度。即称为交联度。即: : %100 )( g g 树脂的量 ）树脂内交联剂含量（ 交联度 (3)交换基团交换基团 联接在单体上的具有活性离子的基团。可联接在单体上的具有活性离子的基团。可 以由有离解能力的低分子以由有离解能力的低分子( (如硫酸如硫酸h h2 2soso4 4、有机胺、有机胺 n(chn(ch3 3) )3 3等等) )通过化学反应引接到树脂内通过化学反应引接到树脂内, ,也可以是带有也可

8、以是带有 离解基团的单体离解基团的单体( (如甲基丙烯酸如甲基丙烯酸) )。 2 2、制备离子交换树脂的方法：、制备离子交换树脂的方法： （1 1）先聚合单体有机物，然后在聚合物上接入活性基团。）先聚合单体有机物，然后在聚合物上接入活性基团。 磺酸型阳离子交换树脂磺酸型阳离子交换树脂 将白球氯甲基化和将白球氯甲基化和 胺化，得到阴离子胺化，得到阴离子 交换树脂。交换树脂。 将白球用硫酸磺将白球用硫酸磺 化，得到阳离子化，得到阳离子 交换树脂。交换树脂。 该法制备的树脂质量均匀。如甲基丙烯酸和二乙烯苯共该法制备的树脂质量均匀。如甲基丙烯酸和二乙烯苯共 聚而成羧酸型弱酸性阳树脂。聚而成羧酸型弱酸性

9、阳树脂。 （2 2）直接聚合有机电解质）直接聚合有机电解质 3 3、离子交换树脂的、离子交换树脂的书写方法书写方法： 骨架和固定离子用r 表示，酸性树脂 rh，碱性树脂 roh； 为区分强弱，需写出固定离子如： rso3h，rcooh； rnoh ，rnhoh，rnh2oh ，rnh3oh 5.2 5.2 离子交换树脂的性能离子交换树脂的性能 5.2.1 5.2.1 物理性能物理性能 (l(l）颜色）颜色 苯乙烯系均呈黄色，其他有赤褐色、黑色等。苯乙烯系均呈黄色，其他有赤褐色、黑色等。 一般交联剂多的，原料中杂质多的，其制出的树脂颜色一般交联剂多的，原料中杂质多的，其制出的树脂颜色 就深些。就

10、深些。 凝胶型：透明或半透明；大孔型树脂：不透明状。凝胶型：透明或半透明；大孔型树脂：不透明状。 (2)(2)形状形状 球形，圆球率球形，圆球率90%90%。 对水处理而言，树脂的圆球率愈高愈好，这样的树脂对水处理而言，树脂的圆球率愈高愈好，这样的树脂 通水性好通水性好, ,即水流阻力小即水流阻力小, ,且球形树脂在一定容积内装载且球形树脂在一定容积内装载 量最大。量最大。 (3(3）粒度）粒度 有效粒径、均一系数、粒径范围。有效粒径、均一系数、粒径范围。 有效粒径（有效粒径（d d90 90）： ）：90%90%的树脂体积未能通过的筛孔孔径；的树脂体积未能通过的筛孔孔径； 均一系数（均一系数

11、（k k90 90） ） ： k k90 90 = d = d40 40/d /d90 90 （ （1.41.41.61.6） 粒径范围粒径范围 :0.315 :0.315 1.250mm1.250mm （4 4）密度：）密度： （a a）湿真密度）湿真密度 在水中充分溶胀后的真密度（不包括颗粒孔在水中充分溶胀后的真密度（不包括颗粒孔 隙体积）。隙体积）。 湿真密度湿真密度 = = 湿树脂质量湿树脂质量/ /湿树脂颗粒体积（湿树脂颗粒体积（g/mlg/ml） 其值一般为其值一般为1.041.041.30g/ml1.30g/ml。 一般阳树脂一般阳树脂阴树脂，强型的阴树脂，强型的弱型的。对交换器

12、反洗强度的弱型的。对交换器反洗强度的 确定、混合床树脂的选择等具有重要意义。确定、混合床树脂的选择等具有重要意义。 （b b）湿视密度）湿视密度 在水中溶胀后的堆积密度。在水中溶胀后的堆积密度。 湿视密度湿视密度 = = 湿树脂质量湿树脂质量/ /湿树脂堆积体积（湿树脂堆积体积（g/mlg/ml） 此值一般为此值一般为0.600.600.85g/ml0.85g/ml。在设计交换器时，用它来计算树。在设计交换器时，用它来计算树 脂的用量。脂的用量。 （5）含水率含水率 含水率含水率 = = 溶胀水重溶胀水重/ /（干树脂重（干树脂重+ +溶胀水重）溶胀水重） 其值一般在其值一般在50%50%左右

13、左右. .在贮存树脂时在贮存树脂时, ,冬季应注意防冻冬季应注意防冻. . （6 6）溶胀性）溶胀性 树脂的交联度越大，其溶胀率越小；树脂的交联度越大，其溶胀率越小； 活性基团越易离解，其溶胀率越大；活性基团越易离解，其溶胀率越大； 交换容量越大，其溶胀率越大；交换容量越大，其溶胀率越大； 溶液浓度，溶液中离子浓度越大，其溶胀率越小；溶液浓度，溶液中离子浓度越大，其溶胀率越小； 可交换离子价数越高，其溶胀率越小。可交换离子价数越高，其溶胀率越小。 溶胀率溶胀率 = = 溶胀前后体积差溶胀前后体积差/ /溶胀前体积溶胀前体积 对同价离子，对强型树脂，其溶胀率大小顺序为：对同价离子，对强型树脂，其

14、溶胀率大小顺序为： h h+ +nana+ + nhnh4 4+ + k k+ + ag ag + + ohoh- - hcohco3 3- - co co3 32- 2- soso4 42- 2- clcl- - 在树脂使用和转型时常伴随体积变化，即胀缩现象。在树脂使用和转型时常伴随体积变化，即胀缩现象。 （7 7）机械强度）机械强度 树脂在使用中由于受到冲击、碰撞、摩擦树脂在使用中由于受到冲击、碰撞、摩擦 以及胀缩作用，会发生破碎。以及胀缩作用，会发生破碎。 树脂的机械强度应保证每年损耗量不超过树脂的机械强度应保证每年损耗量不超过3%3%7%7%。交联度。交联度 越大，溶胀率越小，机械强度

15、越高。越大，溶胀率越小，机械强度越高。 （8 8）耐热性）耐热性 5 5 4040 1. 1. 交换反应的可逆性交换反应的可逆性 例：例： 交换反应为交换反应为: : 2rna + ca 2rna + ca2+ 2+ r r2 2ca + 2naca + 2na+ + 再生反应为再生反应为: : r r2 2ca + 2naca + 2na+ + 2rna + ca 2rna + ca2+ 2+ 5.2.2 5.2.2 化学性能化学性能 2rna + ca2+ r2ca + 2na+ r-so3h，r-cooh 2.2.酸碱性和中性盐的分解能力酸碱性和中性盐的分解能力 5.2.2 5.2.2

16、化学性能化学性能 树脂类型树脂类型 有效有效ph范围范围 强酸性阳离强酸性阳离 子交换树脂子交换树脂 弱酸性阳离弱酸性阳离 子交换树脂子交换树脂 强碱性阴离强碱性阴离 子交换树脂子交换树脂 弱碱性阴离弱碱性阴离 子交换树脂子交换树脂 114514112 07 rnoh ，rnhoh，rnh2oh ，rnh3oh rnoh + naclrncl + naoh r-so3h + naclr-so3na + hcl r-cooh + naclr-coona + hcl rnh3oh+ nacl rnh3cl + naoh 中性盐中性盐 的分解的分解 能力能力 3. 3.选择性选择性 在常温和稀溶液中

17、，选择性大小遵循下列规律：在常温和稀溶液中，选择性大小遵循下列规律： 离子价数越高，选择性越好。离子价数越高，选择性越好。 原子序数越大，选择性越好。原子序数越大，选择性越好。 强酸性强酸性 fefe3+ 3+ alal3+ 3+ caca2+ 2+ mgmg2+ 2+ nana+ +h h+ + lili+ + 弱酸性弱酸性 h h+ +fefe3+ 3+ alal3+ 3+ caca2+ 2+ mgmg2+ 2+ nana+ +lili+ + 强碱性强碱性 so so4 42- 2- nono3 3- -clcl- -ohoh- -f f- -hcohco3 3- -hsiohsio3 3

18、- - 弱碱性弱碱性 ohoh- -soso4 42- 2- nono3 3- -clcl- -f f- -hcohco3 3- - 弱碱性阴树脂弱碱性阴树脂对对hsiohsio3 3- -几乎不交换几乎不交换 4.4.交换容量交换容量 定量表示树脂的交换容量定量表示树脂的交换容量 体积表示法体积表示法e ev v：mmol/mlmmol/ml湿树脂湿树脂 重量表示法重量表示法e ew w：mmol/gmmol/g干树脂干树脂 总交换容量：活性基团的总数。总交换容量：活性基团的总数。 =184.211/184.21=5.43mmol/g 5.43mmol/g(1-7%)=5.05mmol/g

19、工业品et 4.5.mmol/g 工作交换容量：树脂在给定的工作条件下实际所发挥的交工作交换容量：树脂在给定的工作条件下实际所发挥的交 换能力。一般是总交换容量的换能力。一般是总交换容量的60%60%70%70%。 5.5.化学稳定性化学稳定性 物理、化学、生物物理、化学、生物 一般情况下：阳树脂好于阴树脂、强酸性好于弱酸性、强一般情况下：阳树脂好于阴树脂、强酸性好于弱酸性、强 碱碱型好于型好于型，型，h h和和hoho型比盐型易氧化。型比盐型易氧化。 6.6.耐辐射性耐辐射性 2 2 2 2 aa aa c n crn ncr k a a 5.3 5.3 离子交换离子交换平衡平衡 2rna

20、+ ca2+ r2ca + 2na+ 交换交换 再生再生 a a c n k ca ca2+ 2+交换 交换nana+ +的选择系数的选择系数 5.3.15.3.1离子交换柱工作时的离子交换过程离子交换柱工作时的离子交换过程 5.3 5.3 离子交换过程离子交换过程 1.rna1.rna与水中与水中caca2+ 2+ 的交换 的交换 2.rh2.rh与水中与水中 caca2+ 2+、 、mgmg2+ 2+、 、 nana+ + 的交换的交换 5.4.1 树脂的保管树脂的保管 1保持树脂的水分保持树脂的水分 保持包装密封和完整，保持包装密封和完整， 最好直接贮存在充满最好直接贮存在充满10 na

21、ci 溶液中并防腐完好溶液中并防腐完好 的交换器内，避免树脂因反复风干、湿润，造成树脂的交换器内，避免树脂因反复风干、湿润，造成树脂 反复收缩、膨胀而导致强度降低。反复收缩、膨胀而导致强度降低。 5.4 5.4 离子交换树脂的应用常识离子交换树脂的应用常识 2. 防止树脂劣化防止树脂劣化 避免和避免和铁容器、强氧化剂、油类和有机溶剂铁容器、强氧化剂、油类和有机溶剂接触，以接触，以 防止树脂被污染或被氧化降解防止树脂被污染或被氧化降解,而造成树脂劣化。而造成树脂劣化。 3 3防止受热和受冻防止受热和受冻 5 520 20 低温条件下运输和保管树脂，可以将树脂放在相应浓低温条件下运输和保管树脂，可

22、以将树脂放在相应浓 度的食盐水中度的食盐水中( (食盐浓度与冰点的关系下表食盐浓度与冰点的关系下表) )。 食盐溶液浓度食盐溶液浓度,%(wt)冰冻点冰冻点, 食盐溶液浓度食盐溶液浓度,%(wt)冰冻点冰冻点, -3.05 -4.38 -5.08 -6.56 -8.18 -10.89 -16.46 -21.13 7 5 8 1023.3 20 15 12 新树脂 清水反洗至排水清澈 2%naoh浸 泡48小时 5%hcl浸泡 48小时 清洗至排 水呈中性 清洗至排 水呈中性 5%hcl浸泡 48小时 2%naoh浸 泡48小时 清洗至排 水呈中性 清洗至排 水呈中性 备用备用 阳树脂 阴树脂

23、5.4.2 5.4.2 新树脂使用前的预处理新树脂使用前的预处理 6 6 水的离子交换处理水的离子交换处理 6 6. .1 1 离子交换离子交换处理方法概述处理方法概述 6 6. .1 1. .1 1离子交换离子交换反应反应 失效态树脂可用失效态树脂可用nacinaci再生，反应为：再生，反应为： 1.1.钠钠离子交换离子交换 2.2.氢氢离子交换离子交换 3.3.氢氧氢氧离子交换离子交换 离子交换装置的操作分动态法和静态法两种离子交换装置的操作分动态法和静态法两种 离子交换装置离子交换装置 动态动态 静态静态 固定床固定床 连续床连续床 单床单床 多床多床 复床复床 混床混床 移动床移动床

24、流动床流动床 单床单床 多床多床 压力式压力式 重力式重力式 6 6. .1 1. .2 2 离子交换离子交换装置装置 1.1.交换交换: :原水通过树脂层，运行制水原水通过树脂层，运行制水 2.2.反洗反洗: :当树脂使用到终点时，自下而上逆流通水进行反当树脂使用到终点时，自下而上逆流通水进行反 洗，除去杂质，松动树脂洗，除去杂质，松动树脂 3.3.再生再生: :自上而下自上而下 ( (顺流顺流) )或自下而上或自下而上( (逆流逆流) )通入再生剂通入再生剂 进行再生，使树脂恢复交换能力进行再生，使树脂恢复交换能力 4.4.正洗正洗 ( (逆洗逆洗):):自上而下自上而下 ( (或自下而上

25、或自下而上) )通入清水进行淋通入清水进行淋 洗，洗去树脂层中夹带剩余的再生剂，之后即可进入洗，洗去树脂层中夹带剩余的再生剂，之后即可进入 下一循环工序。下一循环工序。 6 6. .1 1. .3 3 离子交换离子交换装置运行的基本步骤装置运行的基本步骤 6 6. .1 1. .4 4 树脂的再生树脂的再生 逆流再生：制水时水流向下，再生时再生液向上；逆流再生：制水时水流向下，再生时再生液向上； 浮动床：制水时水流向上，再生时再生液向下；浮动床：制水时水流向上，再生时再生液向下； 分流再生：下部床层为对流再生，上部床层为顺流再生；分流再生：下部床层为对流再生，上部床层为顺流再生； 1.1.再生

26、方式：再生方式： 6 6. .1 1. .4 4 离子交换离子交换装置运行的基本步骤装置运行的基本步骤 2.2.再生再生剂剂 1 1）价格高）价格高 2 2）再生效果好）再生效果好 3 3）腐蚀性强，对防腐要求高）腐蚀性强，对防腐要求高 4 4）具有挥发性，运输和贮存）具有挥发性，运输和贮存 比较困难比较困难 5 5）浓度低，体积大，贮存）浓度低，体积大，贮存 设备大设备大 盐酸与硫酸作再生剂的比较盐酸与硫酸作再生剂的比较 盐酸盐酸硫酸硫酸 1 1）价格便宜）价格便宜 2 2）再生效果差，有生成硫酸钙）再生效果差，有生成硫酸钙 的可能，用于对流再生较困难的可能，用于对流再生较困难 3 3）较易

27、于采取防腐蚀性措施）较易于采取防腐蚀性措施 4 4）不能清除树脂的铁污染，需）不能清除树脂的铁污染，需 定期用盐酸清洗树脂定期用盐酸清洗树脂 5 5）浓度高，体积小，贮存）浓度高，体积小，贮存 设备小设备小 1) 种类种类 2)2)再生剂纯度再生剂纯度 对树脂再生效果、出水水质有影响的杂质含量。对树脂再生效果、出水水质有影响的杂质含量。 盐酸盐酸 gb320-93gb320-93 主要考虑铁、游离氯的含量；主要考虑铁、游离氯的含量； 固体氢氧化钠固体氢氧化钠 gb209-93gb209-93 液体氢氧化钠液体氢氧化钠 gb209-93gb209-93 主要考虑氯化钠含量；主要考虑氯化钠含量；

28、3 3）再生剂用量）再生剂用量 再生水平再生水平 再生再生1 m3树脂所用酸、碱树脂所用酸、碱(工业品或纯的工业品或纯的) 质量，质量， kgm3树脂表示。树脂表示。 比耗比耗 指恢复树脂，指恢复树脂，1mol1mol的交换能力所需再生剂的摩尔数的交换能力所需再生剂的摩尔数 即理论值的倍数。即理论值的倍数。 单耗单耗 指恢复树脂指恢复树脂1mol1mol的交换能力所消耗的纯再生剂的克数。的交换能力所消耗的纯再生剂的克数。 gmolmol 单耗、比耗或再生水平单耗、比耗或再生水平 强酸性阳树脂强酸性阳树脂 hcl 1.5 h2so4 1.7 强碱性阴树脂强碱性阴树脂弱酸性阳树脂弱酸性阳树脂 弱碱

29、性阴树脂弱碱性阴树脂 hcl 1.9 2.2 h2so4 2 3.1 顺流顺流 逆流逆流 混合床混合床34 2.53 1.6 45 1.051.1 1.051.1 1.2 1.2 推荐的再生剂用量（比耗）推荐的再生剂用量（比耗） 3.3.再生再生条件条件 1 1）再生液浓度）再生液浓度 再生方式再生方式 再生剂品种 顺流再生液 浓度/ % 对流再生液 浓度/ % 食盐 510 35 强酸阳离子交换树脂 钠型氢型 强碱阴 离子交 换树脂 盐酸 34 1.53 氢氧化钠 23 13 混合床 强酸树脂 强碱树脂 盐酸 5 氢氧化钠 4 推荐的再生液浓度推荐的再生液浓度 再生步骤再生步骤 再生剂用量（

30、占总量的）再生剂用量（占总量的） 浓度浓度 / %流速流速 / m / h 1 2 3 1/3 1/3 1/3 1.0 2.04.0 4.06.0 8.0 10 5 7 4 6 硫酸三步再生法硫酸三步再生法 2 2）再生液流速）再生液流速 48 m/h48 m/h 3 3）再生液温度）再生液温度 盐酸盐酸4040，强碱，强碱型型40 40 ，强碱，强碱型型35353 3 6 6. .2 2 水的阳离子交换水的阳离子交换处理处理 6 6. .2.12.1 钠离子交换钠离子交换法法 该系统的缺点该系统的缺点: : 不能除去水的碱度不能除去水的碱度 运行终点判断：漏硬运行终点判断：漏硬 能满足低压锅

31、炉对补给水的要求能满足低压锅炉对补给水的要求 6 6. .2.22.2 强酸性氢型阳树脂的离子交换强酸性氢型阳树脂的离子交换 对水中钙、镁的重碳酸盐：对水中钙、镁的重碳酸盐： 对水中非碳酸盐硬度：对水中非碳酸盐硬度： 当水中有过剩碱度时：当水中有过剩碱度时： 与水中中性盐的交换反应：与水中中性盐的交换反应： 与水中硅酸盐的交换反应：与水中硅酸盐的交换反应： 6 6. .2.3 2.3 弱酸性阳树脂的离子交换弱酸性阳树脂的离子交换 丙烯酸系弱酸性阳树脂的交换特征丙烯酸系弱酸性阳树脂的交换特征: : 1) ca(hco1) ca(hco3 3) )2 2 、 、 mg(hcomg(hco3 3)

32、)2 2 nahconahco3 3 caclcacl2 2 、mgcl mgcl2 2 naclnacl 、 nana2 2soso4 4 ； ； 45 : 15 : 2.5 : 145 : 15 : 2.5 : 1 2) 2) 当水中有非碳酸盐硬度时，当水中有非碳酸盐硬度时，a a出 出=1/10a =1/10a进 进为运行终点 为运行终点 当水中有过剩碱度时，当水中有过剩碱度时， h h出 出=1/10h =1/10h进 进为运行终点 为运行终点 3) 3) 工作交换容量高。工作交换容量高。 4) 4) 易再生。易再生。 ca2+ mg2+k+ na+ hco3-cl- so42 ydt

33、 ag=0 ca2+ mg2+k+ na+ hco3-cl- so42 ydt ag=0 ydf=0 ca2+ mg2+k+ na+ hco3-cl- so42 ydt ag ydf=0 6 6. .2.4 h-na2.4 h-na离子交换离子交换软化除碱软化除碱 1.1.采用强酸性采用强酸性h h离子交换树脂的离子交换树脂的h-nah-na离子交换离子交换 nahconahco3 3 + h + h2 2soso4 4 na na2 2soso4 4 + co + co2 2 + h + h2 2o o nahconahco3 3 + hcl + hcl nacl nacl + co+ co

34、2 2 + h + h2 2o o 设设: x: x未经未经h h型交换器的水量占总水量的百分数型交换器的水量占总水量的百分数(%),a(%),a进进 水碱度水碱度mmolmmol/l/l，c c进水中强酸阴离子的总浓度进水中强酸阴离子的总浓度mmolmmol/l/l， acac中和后水的残留碱度中和后水的残留碱度mmolmmol/l/l， （1 1） h型交换器型交换器运行到有运行到有nana+ +穿透现象为终点时，则穿透现象为终点时，则x x 可按下式估算：可按下式估算： %100 ac ac x c （2 2） h型交换器型交换器运行到有硬度穿透现象为终点时，则运行到有硬度穿透现象为终点

35、时，则x x 可按下式估算：可按下式估算： %100 h ah x cf 设设: h: hf f 进水中非碳酸盐硬度 进水中非碳酸盐硬度mmolmmol/l/l， h h进水中的总硬度进水中的总硬度mmolmmol/l/l， 2.2.采用弱酸性采用弱酸性h h离子交换树脂的离子交换树脂的h-nah-na离子交换离子交换 特点：前面除碳硬，后面除非碳硬特点：前面除碳硬，后面除非碳硬 经济、适用经济、适用 树脂的污染：中毒、复苏树脂的污染：中毒、复苏 中毒：中毒：树脂内部的交换孔道被杂质堵塞或表面被覆盖、污树脂内部的交换孔道被杂质堵塞或表面被覆盖、污 染染 复苏：复苏：通过适当的处理，可逆通过适当

36、的处理，可逆 老化老化：树脂的结构遭到破坏交换基团降解或交联剂断裂，：树脂的结构遭到破坏交换基团降解或交联剂断裂， 不可逆转不可逆转 6.2.5 6.2.5 离子交换树脂的污染和复苏离子交换树脂的污染和复苏 1 1）铁的污染铁的污染 (1)(1)污染的原因：污染的原因： 铁污染一般有两种情况：铁污染一般有两种情况： 最常见的是以胶态或悬浮铁化物形式进入交换器，由于树最常见的是以胶态或悬浮铁化物形式进入交换器，由于树 脂的吸附作用，在其表面形成一层铁化物的覆盖层，而脂的吸附作用，在其表面形成一层铁化物的覆盖层，而 阻止水中的离子和树脂进行有效的接触；阻止水中的离子和树脂进行有效的接触； 另一种是

37、亚铁离子进入交换器，与树脂进行交换反应，另一种是亚铁离子进入交换器，与树脂进行交换反应，fefe2+ 2+ 容易被氧化成高价铁的化合物，沉积在树脂内部，堵塞容易被氧化成高价铁的化合物，沉积在树脂内部，堵塞 了树脂孔道，而且附着时间愈长，就愈难以去除。了树脂孔道，而且附着时间愈长，就愈难以去除。 铁对强碱阴树脂也会产生污染，而且比阳离子交换树脂要铁对强碱阴树脂也会产生污染，而且比阳离子交换树脂要 严重严重. . 1 1。 阳阳离子交换离子交换交换树脂运行中的问题及处理对策交换树脂运行中的问题及处理对策 (2)污染现象：污染现象： 从外观上看，颜色明显地变深、变暗，甚至可以呈暗红褐色从外观上看，颜

38、色明显地变深、变暗，甚至可以呈暗红褐色 或黑色；或黑色； 另外，树脂的工作交换容量变低，生产能力明显下降，而且另外，树脂的工作交换容量变低，生产能力明显下降，而且 树脂再生困难。树脂再生困难。 (3)复苏办法：复苏办法： 酸洗除铁。用酸洗除铁。用1015%的盐酸溶液长时间浸泡树脂。的盐酸溶液长时间浸泡树脂。 (4)预防措施：预防措施： 减少阳床进水的含铁量；输水管道、贮存槽及酸系统防腐，减少阳床进水的含铁量；输水管道、贮存槽及酸系统防腐， 减少铁腐蚀产物对阳树脂的污染；减少铁腐蚀产物对阳树脂的污染； 2)2)活性余氯的污染活性余氯的污染 (1)(1)污染原因：当以自来水做水源水时，如残留的余氯

39、过高污染原因：当以自来水做水源水时，如残留的余氯过高 时时(0(0.5.5 mg mgl)l)，就会造成树脂结构的破坏。，就会造成树脂结构的破坏。 2)2)活性余氯的污染活性余氯的污染 (2)(2)污染现象：污染现象： 颜色明显地变浅，透明度增加，体积增大，树脂强度急骤下降，颜色明显地变浅，透明度增加，体积增大，树脂强度急骤下降， 导致树脂破碎，但是树脂的导致树脂破碎，但是树脂的全交换容量全交换容量初期并不降低。初期并不降低。 (3)(3)主要危害主要危害: : 不可逆转；由于树脂大量破碎，树脂层阻力增大，不可逆转；由于树脂大量破碎，树脂层阻力增大，出出现偏流现现偏流现 象，出水水质变差；被活

40、性余氯污染严重的树脂，将会全部象，出水水质变差；被活性余氯污染严重的树脂，将会全部 报废。报废。 (4)(4)预防措施：预防措施： 当自来水中的活性余氯经常超过标准当自来水中的活性余氯经常超过标准(0(0. .3 mg3 mg/ /l)l)时，可以在交时，可以在交 换器前设置活性炭过滤器，或向自来水中投加亚硫酸钠，以换器前设置活性炭过滤器，或向自来水中投加亚硫酸钠，以 除去水中活性余氯。除去水中活性余氯。 (1)污染现象：污染现象： 颜色明显地变深、变暗，甚至可以呈暗红褐色或黑色；树脂颜色明显地变深、变暗，甚至可以呈暗红褐色或黑色；树脂 交换容量降低，离子交换器的周期制水能力明显下降；严交换容

41、量降低，离子交换器的周期制水能力明显下降；严 重时会使树脂结块，树脂密度变小，反洗时跑树脂等现象。重时会使树脂结块，树脂密度变小，反洗时跑树脂等现象。 被油脂污染的树脂放在试管内加水，水面有油膜，呈被油脂污染的树脂放在试管内加水，水面有油膜，呈”彩彩 虹虹”现象。现象。 (2)复苏办法：复苏办法： naoh溶液循环清洗：溶液循环清洗：3840，89%。 溶剂清洗：石油醚或溶剂清洗：石油醚或200号溶剂汽油号溶剂汽油 溶剂与表面活性剂联合清洗：溶剂与表面活性剂联合清洗：200号溶剂汽油和号溶剂汽油和tx-10（聚（聚 氯乙烯辛烷基苯酚，氯乙烯辛烷基苯酚，4045 3)3)油脂类的污染油脂类的污染

42、 6 6. .3 3 除除coco2 2器器 6.3.2 6.3.2 除除coco2 2器原理器原理 工业条件下工业条件下coco2 2的溢出速度与下列条件有关：的溢出速度与下列条件有关： 1) 1) 水与空气的接触面积越大，逸出速度越快；水与空气的接触面积越大，逸出速度越快； 2 2）水温与其逸出条件下的沸点越接近，逸出速度越快。）水温与其逸出条件下的沸点越接近，逸出速度越快。 3 3）水的）水的phph越低，逸出速度越快。越低，逸出速度越快。 6.3.2 6.3.2 大气式除碳器大气式除碳器 影响除影响除coco2 2效果的工艺条件效果的工艺条件： （1 1）水温水温 （2 2）水和空气的

43、接触面积）水和空气的接触面积 （3 3）喷淋密度）喷淋密度 60m 60m3 3/(m/(m2 2h) h) （4 4）风量和风压）风量和风压 6.3.3 6.3.3 真空式除碳器真空式除碳器 影响除影响除coco2 2效果的工艺条件效果的工艺条件： （1 1）真空度真空度 （2 2）水温）水温 （3 3）喷淋密度）喷淋密度 60m 60m3 3/(m/(m2 2h) h) （4 4）水和空气的接触面积）水和空气的接触面积 6 6. .4 4 水的阴离子交换水的阴离子交换处理处理 6 6. .4.14.1 强碱阴树脂工艺特性强碱阴树脂工艺特性 2roh + h2 so4 cl2 co2 sio3 r2so4 2rcl 2rhco3 2rhsio3 + h2o 强碱阴树脂的除硅特性：强碱阴树脂的