水处理技术 4第四章 离子交换除盐

电去离子技术在水处理中的应用摘要：电去离子技术是一种将电渗析技术及离子交换技术结合而形成的膜分离技术，在水处理中应用电去离子技术不仅能够大幅提升企业的经济效益，同时还可有效缓解环境污染问题。

基于此，本文首先介绍了电去离子技术的工作原理，并在此基础上分析了电去离子技术在水处理中的应用。

关键词：电去离子技术；水处理；应用1.电去离子技术的工作原理1.1离子交换除盐过程离子交换即水中的离子与离子交换树脂上的功能基团之间进行的等电荷反应，其是通过阴阳离子交换树脂上的活性基团选择性吸附水中的阴阳离子，在水与离子交换树脂接触时，阳离子交换树脂中所含有的Na等离子则会与溶解于水中的阳离子相互交换，阴离子交换树脂中所含有的CL等离子则会与溶解于水中的阴离子相互交换，进而方可有效去除溶解于水中的阴阳离子，确保水处理效果，实现净化目的。

1.2 电渗析脱盐过程电渗析技术是通过多组交替排列的阴阳离子交换膜脱盐，这种膜对于透过离子具有较高的要求，阳膜通常只允许阳离子透过，排斥水中的阴离子，而阴膜也只允许阴离子透过，但会排斥水中的阳离子。

在外部恒定电场的作用下，淡水室中的离子则会向同一方向迁移，阳离子透过阳膜则会迁移至负极方向，与此同时，阴膜则会将阳离子阻挡在浓水室中，而阴离子则会透过阴膜迁移至正极方向，同时，阳膜则会将阴离子阻挡在浓水室中，进而方可有效去除淡水室中的盐，实现脱盐目的。

1.3电去离子技术的脱盐过程电去离子装置则是由淡水室、浓水室及电极室等部分组合而成的，该装置要运行，则需在电渗析器的淡水室中填充阴阳离子交换树脂，这是因为纯水中离子交换树脂的电导率比我们通常所接触到的水的电导率要高出2至3个数量级，进而则会导致淡水室中溶液、交换剂、膜等体系的电导率大幅提升，这样一来，则会大幅消减电渗析器的极化现象，增大电渗析器的极限电流。

其次，若在淡水室中添加一定量的离子交换剂，与普通电渗析器相比，淡水室中的液流速度相对较快，与此同时，交换剂也具有一定的搅拌作用，使用交换剂则会加快离子的扩散，改善水的力学状态，进而也会大幅提升淡水室体系的电导率以及电渗析器的极限电流。

离子交换除盐实验报告离子交换除盐实验报告引言：离子交换是一种常见的除盐方法，通过交换树脂材料吸附水中的离子，实现除去水中的盐分。

本实验旨在通过离子交换除盐实验，探究离子交换技术在水处理中的应用和效果。

一、实验目的本实验旨在通过离子交换除盐实验，探究离子交换技术在水处理中的应用和效果。

二、实验原理离子交换是一种通过树脂材料吸附和释放离子的过程。

树脂是一种高分子化合物，其具有特定的结构和功能，可以选择性地吸附或释放特定的离子。

离子交换除盐实验中，我们使用的是阴离子交换树脂。

该树脂上带有正电荷的离子，可以吸附水中的阴离子，如氯离子、硝酸根离子等。

当水通过离子交换树脂时，树脂会吸附水中的阴离子，并释放出等量的阳离子，如钠离子、钙离子等。

三、实验步骤1. 准备实验所需材料：离子交换树脂、蒸馏水、离子交换柱、试管、移液器等。

2. 将离子交换树脂放入离子交换柱中，并用蒸馏水洗净。

3. 将待处理水样倒入离子交换柱中，让水通过离子交换树脂。

4. 收集通过离子交换柱的水样，进行离子浓度测定。

5. 将处理后的水样与原始水样进行对比分析。

四、实验结果与分析通过离子交换除盐实验，我们得到了处理后的水样和原始水样的离子浓度数据。

根据数据分析，我们可以得出以下结论：1. 经过离子交换处理后，水样中的阴离子浓度明显降低，阳离子浓度有所增加。

2. 离子交换树脂对不同离子的吸附效果有所差异，某些离子可能被部分保留在树脂中，导致处理后的水样中仍含有少量的盐分。

3. 离子交换除盐技术可以有效降低水中的盐分，提高水的质量。

五、实验总结通过离子交换除盐实验，我们了解了离子交换技术在水处理中的应用和效果。

离子交换除盐技术可以有效去除水中的盐分，提高水的质量。

然而，在实际应用中，我们还需要考虑离子交换树脂的选择、树脂的再生和替换等问题，以确保离子交换除盐技术的持续有效性。

六、参考文献[1] Smith, K. C., & Wegrzyn, J. (2012). Ion exchange in analytical chemistry. Journal of Chromatography A, 1221, 84-103.[2] Sengupta, A. K., & Clifford, D. A. (2012). Water purification by ion exchange. Chemical Reviews, 112(4), 2171-2202.以上为离子交换除盐实验报告的主要内容，通过实验步骤、实验结果与分析以及实验总结，我们可以对离子交换技术在水处理中的应用和效果有一个初步的了解。

离子交换除盐实验报告
实验目的，通过离子交换技术，去除水中的硬度离子，净化水质。

实验原理，离子交换是指利用离子交换树脂将水中的阳离子和阴离子与树脂上
的其他离子进行置换的过程。

在本实验中，我们将利用离子交换树脂去除水中的钙离子和镁离子，从而净化水质。

实验步骤：
1. 准备工作，将离子交换树脂充分浸泡在水中，使其充分膨胀。

2. 样品采集，取一定量的自来水样品，作为实验的原始水样。

3. 进行离子交换，将浸泡后的离子交换树脂装入离子交换柱中，将原始水样通
过离子交换柱进行处理，观察处理后的水质变化。

4. 检测水质，对处理前后的水样进行pH值、硬度等指标的检测，比较处理前
后的差异。

实验结果：
经过离子交换处理后，水样的硬度明显降低，pH值也有所变化。

经过对比分析，处理后的水质明显更加清洁、柔和，去除了原始水样中的大部分硬度离子。

实验结论：
离子交换技术可以有效去除水中的硬度离子，净化水质。

通过本次实验，我们
验证了离子交换技术的可行性，为水质净化提供了一种新的思路和方法。

实验注意事项：
1. 在进行离子交换实验时，要注意操作规范，避免离子交换树脂的污染和损坏。

2. 实验过程中要注意安全，避免接触到化学品和实验设备，以免造成伤害。

3. 实验后要对实验设备和离子交换树脂进行清洗和消毒，以保证下次实验的准确性和安全性。

通过本次实验，我们对离子交换除盐技术有了更深入的了解，相信在今后的水质净化工作中，离子交换技术将发挥重要作用。

工艺方法——脱盐水处理工艺工艺简介一、离子交换法我国自上个世纪50年代就开始使用离子交换树脂的技术进行脱盐水的处理，可以说积累了丰富的经验，经过这些年的不断发展进步逐步实现了由间歇式工艺、固定床工艺向离子交换工艺的转变。

其工艺流程主要是：首先通过过滤系统将废水进行预处理，然后将废水注入过滤水槽，接着让原水与强酸阳树脂发生反应，将原水中的阳离子如钙离子，钠离子，镁离子等去除，接着将原水中的碳酸氢根离子分解成二氧化碳和水，以此二氧化碳被排出了，这样阴离子的在后面的去除中就更加便利了。

最后将经过一系列处理后的水与强碱阴树脂反应，水中的阴离子被去除了。

在整个过程中，离子交换系统可以让阴阳树脂不断再生，从而使周期不断的交替进行，直至废水达到排放标准。

优势：（1）设备初期成本较低，工艺流程比较简单，同时又便于操作。

（2）这种方式通过采用阴、阳树脂与废水中的阴、阳离子发生置换反应达到脱盐的目的，有点类似于化学实验中强酸、强碱与水中的阴阳离子发生的反应。

（3）在进行脱盐处理时，如果废水中盐的含量相对较低的情况下，这种离子交换的方法可以达到非常理想的脱盐效果，有利于水资源的充分利用。

不足：（1）这种方法在脱盐处理过程中产生的废液含盐量极高，且由于其酸碱值远远超出污水排放的标准，如果随意排放不但会造成管道的腐蚀，又会造成土壤的污染。

（2）由于废水成分的复杂性，往往会造成树脂被废水中的有机物或者杂质污染的情况，如果出现这种情况不但处理困难而且还影响了工作的顺利展开。

（3）在生产过程中，由于各种因素的影响树脂难免会有损伤、破碎的情况，另外随着阴阳树脂的不断再生，使用年限必将缩短。

二、膜分离技术虽然我国很早就对膜分离技术展开研究了，但由于成本过高和专业技术不完善膜分离技术一直没有得到广泛的应用。

目前在脱盐水处理中最常见的膜分离技术主要是反渗透法，其工艺流程主要是：首先将原水通过过滤器进行过滤，这样大大降低了浑浊的程度，除去了其中的大量杂质，然后利用活性炭吸收水中的有机高分子，难溶胶体以近一步去除水中的难溶物，以便达到反渗透用水的进水标准。

离子交换制取除盐水的原理离子交换制取除盐水的原理是通过离子交换树脂去除溶液中的离子，从而实现除盐的目的。

离子交换树脂是一种高分子聚合物，具有特定的化学结构和物理性质，能够吸附和释放溶液中的离子。

以下将详细介绍离子交换制取除盐水的原理。

离子交换树脂是一种含有特定功能基团的高分子材料。

这些基团通常是有机阴离子或阳离子，能够与水溶液中的离子发生化学反应。

当离子交换树脂与溶液接触时，树脂中的功能基团会与溶液中的离子发生交互作用，形成化学键或静电相互作用。

离子交换树脂分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂两种类型。

阴离子交换树脂的功能基团是正电荷的阳离子基团，能够与溶液中的阴离子发生化学反应。

而阳离子交换树脂的功能基团是负电荷的阴离子基团，能够与溶液中的阳离子发生化学反应。

通过选择适当类型的离子交换树脂，可以实现对不同种类离子的选择性吸附和释放。

除盐过程中，将含有离子的水溶液通过离子交换树脂床层。

当水溶液流经树脂床层时，离子交换树脂上的功能基团能够与水溶液中的离子发生交互作用。

水溶液中的阳离子会与阴离子交换树脂上的功能基团发生反应，被吸附在树脂上。

相应地，水溶液中的阴离子会与阳离子交换树脂上的功能基团发生反应，也被吸附在树脂上。

随着溶液通过离子交换树脂床层的流动，树脂上吸附的离子会逐渐增多，从而减少溶液中的离子浓度。

当树脂床层达到一定吸附饱和度时，已被吸附的离子将无法再被进一步吸附，此时需要进行树脂的再生或更换。

离子交换树脂的再生可以通过向树脂床层中通入盐溶液来实现，也可以使用酸性或碱性溶液来改变功能基团的电荷状态，从而使吸附的离子被解离。

经过再生处理后，离子交换树脂就可以重新被用于除盐过程。

离子交换制取除盐水的原理是基于离子交换树脂具有选择性吸附和释放离子的特性。

通过选择适当类型的离子交换树脂和相应的操作条件，可以实现对不同种类离子的高效除盐。

这种方法具有操作简便、效率高、成本低等优点，因此在水处理和制备高纯度溶液等领域得到广泛应用。

专业综合性实验实验名称离子交换制备除盐水实验一、实验目的1.熟悉顺流再生固定床运行的操作过程。

2.加深对阳离子交换和阴离子交换基本理论的理解。

3.了解离子交换法在水处理中作用与原理。

二、实验原理离子交换过程可以看做是固相的离子交换树脂与液相中电解质之间的化学置换反应，其反应一般都是可逆的。

本实验采用国产001×7（711）强酸树脂和201×4（711）强碱树脂把水中的成盐离子（阳、阴离子）除掉，这种方法称为水的化学除盐处理。

原水通过装有阳离子交换树脂的交换器时，水中的阳离子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+等离子便与树脂是的可交换离子（H+）交换；接着通过装有阴离子交换树脂的交换器时，水中的阴离子Cl-、SO42-、HCO3-等与树脂中的可交换离子（OH-）交换。

基本反应如下：1/2Ca2+1/2SO42-1/2Ca2+1/2SO42-RH+ ＋1/2Mg2+Cl-=== R 1/2Mg2++ H+Cl-Na+HCO3-Na+HCO3-K+HSiO3-K+HSiO3-1/2SO42-1/2SO42-ROH-+ H+Cl-==== R Cl-+ H2OHCO3-HCO3-HSiO3-HSiO3-经过上述阴、阳离子交换器处理的水，水中的盐分被除去，此即为一级复床的除盐处理。

树脂使用失效后要进行再生即把树脂上吸附的阴、阳离子置换出来，代之以新的可交换离子。

阳离子交换树脂用HCl或H2SO4再生，阴离子交换树脂用NaOH再生。

基本反应式如下：R2Ca + 2HCl 2RH + CaCl2R2Mg + 2HCl 2RH + MgCl2RCl + NaOH ROH + NaCl三、实验仪器、设备与药品离子交换树脂装置一套、DDSJ-308A型电导率仪、秒表四、实验步骤（1）熟悉实验装置，搞清楚每条管路、每个阀门的作用。

（2）强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子树脂的预处理用70～80°C 浸洗树脂7～8次（阴离子树脂耐热性较差一些，可用50～60°C热水），浸洗至浸出水不带褐色，然后用1mol/L盐酸和1mol/LNaOH轮流浸洗，即按酸－碱－酸－碱－酸顺序浸洗五次（阴离子树脂与之相反），每次2h，浸泡体积为树脂体积的2～3倍。

一、填空题1、离子交换树脂的交换容量分为全交换容量、工作交换容量、平衡交换容量。

2、按离子交换树脂的结构，离子交换树脂分为凝胶型树脂、大孔型树脂、超凝胶型树脂和均孔型强碱型阴树脂。

3、树脂型号为001×7，第一位数字代表活性基团代号，第二位数字代表骨架代号，第三位数字代表顺序代号，×代表联接符号，第四位数字代表交联度。

4、树脂的污染主要分为有机物污染，无机物污染，硅酸根污染。

5、阴树脂发生硅酸根污染的主要原因为未及时再生或者再生不彻底。

6、离子交换器体内再生分为顺流再生、逆流再生、分流再生和串联再生四种。

7、被处理的水流经离子交换树脂层时，其离子交换树脂按水流顺序可分为失效层、工作层、保护层。

8、离子交换树脂的可逆性是反复使用的基础。

9、离子交换器再生过程中，提高再生液温度，能增加再生程度，主要因为加快了内扩散和膜扩散的速度。

10、混床反洗分层是利用阴阳树脂密度不同；若反洗效果不佳，可通过加碱浸泡后，重新反洗分层。

11、运行规程中，阳床出水Na＞100ug/L，即为失效；阴床出水DD＞5us/cm或SiO2＞50ug/L，即为失效；混床出水DD＞0.2us/cm或SiO2＞20ug/L，即为失效。

12、运行分析中测量钠离子，所用碱化剂为二异丙氨，控制样水pH＞10，pNa4=2300ug/L。

13、每台阳离子交换器的额定制水量为205t/h，每台阴离子交换器额定制水量为205t/h,每台混合离子交换器的额定制水量为235t/h。

14、除盐水的主要监测的项目为电导率和二氧化硅，其标准分别为DD≤0.2μs/cm,SiO2≤20μg/L。

15、阳床或阴床或混床失效时应停运进行再生。

16、001×7型树脂是强酸阳离子交换树脂。

17、离子交换器的交换过程，实质上就是工作层逐渐下移的过程。

18、强弱碱树脂联合使用，弱阴树脂交换强酸根离子，强阴树脂交换弱酸根离子。

19、混床阴阳树脂的填装比例阴：阳=2：1。

水在混合离子交换器中,阳、阴离子交换树脂除盐原理随着社会的发展和工业化程度的提高，水资源的供给和质量越来越受到关注，特别是对于饮用水和工业生产中所使用的水质量要求更高。

为了改善水质，除盐技术被广泛应用。

而混合离子交换器是一种常用的除盐工艺装置，其原理主要是通过阳、阴离子交换树脂来实现除盐的目的。

本文将对水在混合离子交换器中，阳、阴离子交换树脂除盐的原理进行介绍。

1. 混合离子交换器的基本原理混合离子交换器是一种利用阳、阴离子交换树脂来进行水质处理的设备。

其基本原理是利用阳、阴离子交换树脂吸附水中的阳、阴离子，从而实现除盐的目的。

在混合离子交换器中，阳、阴离子交换树脂呈现交替的层次结构，通过正负离子之间的吸附作用，在水流过程中实现离子的交换和去除。

2. 阳、阴离子交换树脂的作用阳、阴离子交换树脂是混合离子交换器中的核心部件，其作用主要是吸附和交换水中的阳、阴离子。

阳离子交换树脂主要吸附水中的钙、镁等金属离子，而阴离子交换树脂则主要吸附水中的氯、硫酸根等阴离子。

通过这种吸附和交换作用，可以有效去除水中的盐分和杂质。

3. 水在混合离子交换器中的除盐过程当水通过混合离子交换器时，首先会被阳离子交换树脂吸附，吸附的是水中的阳离子，比如钙、镁等金属离子。

随后，水流经阴离子交换树脂层，吸附掉水中的阴离子，比如氯、硫酸根等离子。

经过这样的处理过程，水中的盐分和杂质可以得到有效的去除，从而达到除盐的目的。

4. 混合离子交换器除盐的应用混合离子交换器除盐技术广泛应用于饮用水和工业生产中。

在饮用水处理方面，混合离子交换器可以去除水中的硬度离子和其他有害离子，从而提高水质，保障人民群众的饮水安全。

在工业生产方面，混合离子交换器可以用于纯水生产、电镀、制药等领域，去除水中的盐分和杂质，保证生产过程中所使用的水质量符合要求。

5. 阳、阴离子交换树脂的再生随着使用时间的延长，阳、阴离子交换树脂会逐渐饱和，从而影响除盐效果。

为了保证除盐设备的稳定运行，需要对阳、阴离子交换树脂进行再生。