水质物理化学净化工程14附8-4离子交换的应用zl

1、8-4-1 8-4-1 水的软化水的软化NaClMgRMgClRNaSONaCaRCaSORNaNaHCOCaRHCOCaa2222)(2RN22422432234224223222332223222)(2)(2SOHMgRMgSORHHClCaRCaClRHCOHMgRHCOMgRHCOHCaRHCOCaRH8-4-2 离子交换除盐离子交换除盐 水的纯度概念水的纯度概念 电阻率：1cm1cm1cm体积的水所测得的电阻（cm） 1 .淡化水：生活及生产用的淡水。 2. 脱盐水：含盐量为15mg/l，强电解质大部分被去除。 （普通蒸馏水） 25 0C 电阻率 0.11.0106cm 3 .纯水：

2、去离子水，含盐量为.mg，强电解质 绝大部分被去除，弱电解质也去除到一定程度。 25 0C，0.11.0106cm。 .高纯水：超纯水，导电介质几乎已全部被去除，水中胶 粒，微生物，溶解气体和有机物等亦去除到最低的 程度。 含盐量0.1mg/L， 250C ，10106cm 8-4-2 8-4-2 离子交换除盐离子交换除盐OHRHSiOSiOHROHOHRHCOCOHROHOHRSOSOHROHOHRHSOSOHROHOHRClHClROH2332233224422442222HClRNaNaClRHSOHMgRMgSORHHClCaRCaClRHCOHMgRHCOMgRHCOHCaRHCOC

3、aRH4224223222332223222)(2)(2。一级复床出水的特点： 呈弱碱性 PH= 8 9.5 （阳床微量Na泄漏） . 出水电阻率 0.1 1.0106 *CM脱盐水（普通蒸馏水） . 如果阳床泄漏Na过量的话，电导率会升高。因而关键是控制阳床的Na泄露，另外除硅时，可采用热碱液再生。阴床设在阳床之后（为什么？）：(2) 运行中的离子交换反应及水质变化1)除去水中阳离子的交换反应从反应看，出水呈酸性，阳床出水中总有微量的Na+泄漏，RH中放出H+ , Na+的电导率低于H+ ,会突然下降。2)除二氧化碳处理后 游离二氧化碳的含量降到5mg/l3) 除去水中阴离子的交换反应反应：

4、OHRHSiOSiOHROHOHRHCOCOHROHOHRSOSOHROHOHRHSOSOHROHOHRClHClROH2332233224422442222对强酸阴离子吸附大吸附选择顺序强碱树脂的最大特点是可以除交换器运行曲线3324HSiOHCOClSO32SiOH清洗分两步1、排水排出 S出=S进；2、排水回收。终点讯号控制： 开始泄漏；电导率瞬时下降。32SiOH用强碱树脂除硅要求 进水呈酸性，交换反应要在低PH值的条件下进行，H+与OH-中和，使反应向右。 若进水酸性降低，则 部分以 形态存在，若假想化合物为 不利 进水含钠量要低。因为阳床漏Na， 出水呈碱性，PH，于除硅不利。 用

5、NaOH再生，用量大。 6496kg NaOH(100%)/1M3树脂，再生液浓度2%4%。 时间不少于1h，I 4050，II 35。32SiOH3HSiO3NaHSiONaOHRHSiONaHSiOROHOHRHSiOSiOHROH332332强碱阴床置于强酸阳床之后，其原因： 1、先通过阴床， 易生成沉积在树脂 内，降低交换容量； 2、 阴床在酸性介质中易于交换，强碱树脂对硅酸盐 的吸附要比对硅酸的吸附差得多，不利于处理硅 酸； 3、强酸树脂抗有机物污染的能力胜过强碱树脂； 4、若先通过阴床，本应由二氧化碳器去除的碳酸， 结果由阴床承担，从而增加了再生剂消耗量。 适用：制取脱盐水，含盐量

6、500mg/L的原水经处理，出水电阻率可在0.1106c.cm以上，含硅量在0.1mg/L以下。23)(OHMgCaCO 、 运行监督 1）流量和进出口压力差 Q 大， U高，按设计控制。 进出口压力差由通过树脂层水损决定。（U,T,H) 2）进出水质 浊度 (顺流5NTU, 逆流2NTU); 铁0.3mg/L，有机物等 3）出水水质 Na+ 酸度酸度 以出水Na+浓度, SiO2含量和电导率测定(2)强酸弱碱脱气系统，适用于无除硅要求的场合特点与适用 1、不要求除硅； 2、弱碱树脂的工作交换容量大，可达800mg当量/L以上； 3、弱碱树脂易再生、碱耗低，并能充分利用再生液，用 再生，再生时

7、因为 产生了大量的 故脱气应在最后进行： 如果用NaOH再生 不产生 所以除 器可以阴床之前或之后。332NaHCOCONa、2232323232)(22)(2COOHCOHNaClOHRNHOHCONaClNHROHCOCOH2232323233COHNaClOHNHROHNaHCOClNHRNaClOHNHRNaOHClNHR332CO32COH(3)强酸强酸脱气脱气弱碱弱碱强碱系统强碱系统 强酸：脱碱软化； 脱气：气 ； 弱碱：除阳床出来的强酸水，去有机物； 强碱系统：除硅。适用：原水有机物含量高，水中强酸阴离子含量大。利用的弱碱树脂的抗有机污染能力强力强，交换容量大的特点。特点：弱碱树

8、脂除强酸离子，去有机物； 强碱树脂除硅酸； 阴床采用串联再生，即全部再生剂NaOH先再生强碱 树脂，然后将用过的再生液来再生弱碱树脂。 再生水平高，再生比耗小，再生剂得到充分利用。2CO2、混合床除盐（效果好、是重点、要记好） (一)基本原理与特点A、原理： 阳、阴树脂按一定比例混合装填在一个交换器中，既构 成混床，等于有无数微型复床，比复床更高一级； 再生时先分层；使用时再混合 混床即是由无数微型复床组成，原水经多次反复脱盐，出 水纯度比复床高。 电阻率可达510106c.cm 交换反应，以NaCl代表盐为例：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

9、 6、混合 7、最后正洗至PH7，电阻率大于5105cm，即可运行。 OHRClHClROHOHRNaNaOHRHNaOHRClNaClROHHClRNaNaClRH22OHRClRNaNaClROHRH2优点：a、盐的分解反应，酸碱中和反应和阴、阳离子交换反应同时进行，影响阳离子交换反应的H+，影响阴离子交换反应的OH-，H+ OH-=H2O。无反离子的影响，逆反应可避免，交换进行彻底，出水纯度高，水质稳定。制备纯水，混床是不可少的。b、从选择系数看，混床比复床优越： ：阳树脂选择系数，约1.52.0 ：阴树脂选择系数，约2.0 ：水的离子积，22时，110-14因为 所以反应远比复床彻底

10、OHClOHNaHKKKOHHOHClROHOHRClNaRHHRNaClNaROHRHOHRClRNaK2122NaHKClOHKOHK2111041011221414K缺点：(1)、再生阳、阴树脂分层难阳树脂的真比重比阴树脂只大0.2g/mL，所以在水中浮力差小，或悬浮比重差小，所以再生时，一般在阳阴树脂交界面处产生混床。双层滤料滤池，无烟煤比重1.7，石英砂2.6，相差大，分层，但仍有混床现象。混床的后果： 已再生的阴树脂遇到酸进行交换反应 已再生的阳树脂遇到碱使约10%的树脂失效。(2)、易受有机物污染，使工作交换容量Eop，故原水需要预处理。OHRClHClROH2OHRNaNaOH

11、RH23 高纯水的制备与终端处理复床复床混合床混合床混合床混合床混合床混合床(1)、强酸脱气强碱混合床系统出水电阻率达10106c.cm，硅含量只有0.02mg/L；(2)、强酸弱碱混合床混合床系统出水电阻率达10106c.cm，硅含量只有0.005mg/L；电子工业对纯水水质要求，不仅要去除电解质，还要去除微生物的细菌，细菌一般带负电。4、离子交换双层床双层床同一交换器中装两种同性不同型的离子交换树脂，反洗时使之分层，叫双层床，与生活水处理的双层床是同一性质。(一)阳离子双层床弱酸强酸强酸树脂高度不小于80cm。弱酸、强酸树脂的体积比，取决于树脂交换容量与原水水质。Na+：水中含钠量阳离子双

12、层床的比耗为1.1的条件下经弱酸树脂层出水的平均碱度mg-eq/h。3 . 03 . 0NaHnHc强酸树脂工作交换容量强酸树脂体积弱酸树脂工作交换容量弱酸树脂体积优点：1、逆流再生，效果好。2、交换能力上升。3、酸双耗下降（过量酸再生，强酸树脂树酸比耗1.1）4、废酸量下降。5、Na+泄漏下降。适用： 1、硬度/碱度1或1（略大于1）； 2、Na+含量不大。(二)阴离子双层床上层：弱碱390（去强酸阴离子），下层强碱2017（去弱酸阴离子）特点：1、工作交换容量大，出水质量高。 2、再生剂碱耗和废碱量少。3、对原水含盐量的适用范围较强碱单层床扩大。4、强碱树脂的耗碱量是理论值的34倍，再加上“热再生”，出水质量上升，硅含量下降。5、再生对碱质量要求不高(可用工业低质碱)。问题：1、与顺流再生相比，逆流再生为何能使