第四章离子交换处理.docx

离子交换处理
第一节离子交换基本知识
一、磺化煤：是一种半合成的离子交换剂。

它利用煤本身的空间
结构作为高分子骨架，用浓硫酸处理（磺化）引入活性基团而制成。

二、离子交换树脂：是一类带有活性基团的网状结构高分子化合
物。

可以人为地将其分子结构分为两部分；一部分称为离子交换树脂的骨架，是高分子化合物的聚合体，具有庞大的空间结构，支撑着整个化合物；另一部分是带有可交换离子的活性基团，化合在高分子骨架上，提供可交换的离子。

三、离子交换树脂的分类
1、按活性基团的性质分类，可分为阳离子交换树脂和阴离
子交换树脂。

2、按离子交换树脂的孔型分类，可分为凝胶型树脂；大孔型树脂。

3、按单体种类分类，可分为苯乙烯系、丙烯酸系等。

四、离子交换树脂的命名方法
五、离子交换树脂的性能
（一）、物理性能：1、颜色2、形状3、粒度4、密度5、含水率6、溶胀性7、耐磨性8、溶解性9、耐热性10、导电性
（二）、化学性能：1、酸碱性2、离子交换反应的可逆性3、中和水解4、离子交换树脂的选择性5、交换容量
全交换容量：表示一定量的离子交换树脂中所有活性基团的总量。

即将树脂中所有活性基团全部再生成某种可交换的离子，然后测定其全部交换下来的量。

工作交换容量：是在交换柱中模拟水处理实际运行条件下测得的交换剂的交换容量。

平衡交换容量：将离子交换树脂完全再生后，与一定组成的水溶液作用到平衡状态的交换容量。

六、离子交换原理
第二节水的离子交换处理
一、强酸性阳树脂的交换特性；
二、弱酸性阳树脂的交换特性：
三、NA型树脂离子的交换软化
四、H—Na离子交换转化除碱
五、强碱性阴树脂的工艺性能：（一）再生（二）交换
六、弱碱性阴树脂的工艺性能
第三节固定床离子交换原理及设备
一、水中阳离子吸有Ca2+时和Na型交换树脂交换
二、水中含有Ca2+、Mg2+和Na+时与H型交换剂的交换
三、固定床离子交换装置
（一）顺流再生固定床离子交换装置
1、交换器的结构
2、交换器的运行：1、反洗2、再生
3、正洗
4、交换
反洗的目的：1、松动交换剂层；2、清除交换剂上层中的悬浮物、树脂碎粒和气泡。

再生的目的：恢复交换剂的交换能力，这是固定床离子交换器运行操作中很重要的一个环节。

正洗的目的：为了清除其中过剩的再生剂和再生产物。

（二）逆流再生固定床离子交换装置
1、交换器结构
2、交换器的运行（1）小反洗（2）放水（3）顶压（4）
进再生液（5）逆流冲洗（6）小反洗（7）正洗
3、逆流再生注意事项
（三）浮动床离子交换装置
1、工作原理：运行时，水流自下向上，当水流速度大到
一定程度时，将树脂层像活塞一样上移（称成床），此时，床层仍然保持着密实状态。

如果水流速控制得适当，则可以做到在成床时和成床后不乱层。

离子交换反应即在水向上流的过程中完成。

当床层失效后，利用排水或停止进水的办法使床层下落（称落床）。

再生时，再生液自上而下，实现对流再生。

2、设备结构：（1）上部分配装置（2）下部分配装置（3）
床层和水垫层
3、运行：（1）落床（2）再生（3）置换和正洗（4）成床
4、树脂体处清洗
（四）分流再生式固定床离子交换装置
四、影响再生效果的因素：
1、再生方式
2、再生剂用量
3、再生液浓度
4、再生液流速
5、再生液温度
6、再生剂的种类和速度
第四节混合床除盐原理及设备
一、除盐原理：混床离子交换除盐，就是把阴、阳离子交换
树脂放在同一个交换器中，在运行前先把它们分别再生成OH型和H型，然后混合均匀。

所以，混床可以看做是由许多阴、阳树脂交错排列而组成的多级复床。

在混合床中，由于运行时阴、阳树脂是混合均匀的，所以其阴、阳离子的交换反应几乎是同时进行的。

或者说，水中阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的，经H型树脂交换所产生的H+和OH型树脂交换所产生的OH-都不会累积起来，而是迅速路
生成H2O，这就使交换反应进行得十分彻底，出水水质很好。

混床中树脂失效后，应先将两种树脂分离，然后分别进行再生和清洗。

再生清洗好后，再将两种树脂混合均匀，投入运行。

二、设备结构：混合离子交换器的主体是个圆柱形压力容器，
有内部装置和外部管路系统。

内部主要装置有：上部进水装置、下部配水装量、进碱装置、进酸装置及压缩空气装置，在体内再生混床的中部，阴、阳树脂分界处设有中间排液装置。

三、混床中的树脂
四、运行操作：1反洗分层2再生3阴、阳树脂的混合4正洗
5制水
五、混合床运行的特点：混床与复床相比的特点：1优点（1）
出水水质的优良。

用强酸性和强碱性树脂组成的混床，其出水残留的含盐量在1.0mg/L以下，电导率在0.2uS/cm以下，残留的SiO2在20ug/L以下，pH值接近中性。

（2）出水水质稳定。

混合床经再生清洗后开始制水时，出水电导率下降很快，这是由于在树脂中残留的再生剂和再生产物可立即被混合后的树脂交换。

混床在工作条件有变化时，一般对出水水质影响不大。

（3）间断运行对出水水质影响较小。

无论是混床或者是复床，当停止制水后再投入时，开始时的出水水质都会下降，要经短时间后才能恢复到原来的水平。

但恢复到正常所需的时间，混床只要3-5min，而复床则需要10 min 以上。

（4）终点明显。

混床在运行末期失效前，出水电导率上升很快，这有利于运行监督。

（5）混床设备较少。

混床设备比复床少，且布置集中。

2缺点（1）树脂交换容量的利用
率低；（2）树脂损耗率大；（3）再生操作复杂，需要的时间长；（4）为保证出水水质，常需投入较多的再生剂。

六、混床再生操作的注意事项：在混床的再生中，无论是体
内再生还是体外再生，反洗分层是关键的一步。

在不跑树脂的前提下，尽量将阳、阴树脂擦洗，漂洗干净，将在运行时沉积在树脂表现的污垢除去。

分层时阳、阴树脂分界面要分明。

在分离输送阴、阳树脂时，操作熟练，尽量减少阴、阳树脂相互混杂的程度，以减小阴、阳树脂在再生时的交叉污染，提高阴、阳树脂的再生度。

另外，置换要充分，以保证树脂层中被再生出来的杂质离子排出体外；混合时要充分，使整个混床中阳、阴树脂能均匀地混合在一起，提高混床的出水水质和利用率。

第五节离子交换除盐系统
一、主系统：1、组成除盐系统的原则。

2、常用离子交换
除盐系统
二、复床除盐系统的组合方式：1、单元制2、母管制
三、再生系统：1、盐酸再生系统2、硫酸再生系统3、碱
再生系统。