1、v離子交換劑離子交換劑v離子交換平衡離子交換平衡v離子交換過(guò)程與再生過(guò)程離子交換過(guò)程與再生過(guò)程v離子交換設(shè)備和設(shè)計(jì)計(jì)算離子交換設(shè)備和設(shè)計(jì)計(jì)算v離子交換法在污水處理中的應(yīng)用離子交換法在污水處理中的應(yīng)用v離子交換系統(tǒng)的操作管理與維護(hù)離子交換系統(tǒng)的操作管理與維護(hù)離子交換法：借助于離子交換劑上的可交換離離子交換法：借助于離子交換劑上的可交換離子和污水中的其他同性離子進(jìn)行交換反應(yīng)而使子和污水中的其他同性離子進(jìn)行交換反應(yīng)而使水質(zhì)凈化的方法。水質(zhì)凈化的方法。應(yīng)用應(yīng)用給水處理：水的軟化，脫堿除鹽，制備純水等給水處理：水的軟化，脫堿除鹽，制備純水等工業(yè)廢水：回收和去除水中的金、鎳、銅、鉻工業(yè)廢水：回收和去除水中

2、的金、鎳、銅、鉻等；用于去除原子能工業(yè)廢水中的放射性同位等；用于去除原子能工業(yè)廢水中的放射性同位素；去除污水中磷酸、硝酸、氨、有機(jī)物等。素；去除污水中磷酸、硝酸、氨、有機(jī)物等。特點(diǎn)：預(yù)處理程度高，應(yīng)用范圍窄，離子交換特點(diǎn)：預(yù)處理程度高，應(yīng)用范圍窄，離子交換劑的再生及再生液的處理是個(gè)難題。但此法去劑的再生及再生液的處理是個(gè)難題。但此法去除效率高，設(shè)備較簡(jiǎn)單，操作易控制，且離子除效率高，設(shè)備較簡(jiǎn)單，操作易控制，且離子交換材料可根據(jù)需要人工合成等優(yōu)點(diǎn)。交換材料可根據(jù)需要人工合成等優(yōu)點(diǎn)。一、離子交換劑一、離子交換劑天然的交換劑天然的交換劑離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂1 1、 生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)過(guò)程: :我們先簡(jiǎn)

3、單介紹一下離子交換樹(shù)脂的生我們先簡(jiǎn)單介紹一下離子交換樹(shù)脂的生產(chǎn)方法與過(guò)程，將有助于了解其構(gòu)造和性質(zhì)。產(chǎn)方法與過(guò)程，將有助于了解其構(gòu)造和性質(zhì)。其生產(chǎn)方法有兩種：其生產(chǎn)方法有兩種：缺點(diǎn)：交換容量小，而且用量多，管理不便。缺點(diǎn)：交換容量小，而且用量多，管理不便。發(fā)展：人工合成交換劑（磺化煤樹(shù)脂）發(fā)展：人工合成交換劑（磺化煤樹(shù)脂）下面介紹樹(shù)脂的制作過(guò)程，構(gòu)造，分類及性能。下面介紹樹(shù)脂的制作過(guò)程，構(gòu)造，分類及性能。 沸石沸石 粘土粘土1 1、先合成母體，再引入活性基團(tuán)。、先合成母體，再引入活性基團(tuán)。 2 2、先合成含有活性基團(tuán)的單體，再聚合、先合成含有活性基團(tuán)的單體，再聚合原料原料交聯(lián)劑交聯(lián)劑常用常用2

4、 2、 樹(shù)脂的構(gòu)造（樹(shù)脂的構(gòu)造（R-SOR-SO3 3- -H H+ + ）離子交換樹(shù)脂：離子交換樹(shù)脂：一種多孔結(jié)構(gòu)的固體球形顆粒一種多孔結(jié)構(gòu)的固體球形顆粒，由交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子骨架，由交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子骨架( (樹(shù)脂母體樹(shù)脂母體) )與附屬在與附屬在骨架上的許多活性集團(tuán)骨架上的許多活性集團(tuán)( (交換集團(tuán)交換集團(tuán)) )所構(gòu)成的不溶所構(gòu)成的不溶性的高分子電解質(zhì)。性的高分子電解質(zhì)。3 3、 分類分類1 1）按電性分：）按電性分： 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，可解離部分陽(yáng)離子陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，可解離部分陽(yáng)離子( (H H+ +或金屬離子或金屬離子) )陰離子交換樹(shù)脂，可解離部分陰離子（陰離子交換樹(shù)脂，可解離部分陰離子

5、（OHOH或酸根）或酸根）2 2）按活性基團(tuán)的解離常數(shù)大?。┌椿钚曰鶊F(tuán)的解離常數(shù)大小 : : 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂K K 弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂KK 強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂K K 弱堿性陰離子交換樹(shù)脂弱堿性陰離子交換樹(shù)脂K K 3 3）按顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：按顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：凝膠型、大孔型與等孔型凝膠型、大孔型與等孔型4 4）按按單體種類：苯乙烯系、酚醛系、丙烯系）按按單體種類：苯乙烯系、酚醛系、丙烯系主要掌握：陽(yáng)離子交換樹(shù)脂或磺化煤：軟化、脫堿；主要掌握：陽(yáng)離子交換樹(shù)脂或磺化煤：軟化、脫堿； 陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂配合：除鹽。陰、陽(yáng)離子

6、交換樹(shù)脂配合：除鹽。三、三、 離子交換樹(shù)脂的性能：離子交換樹(shù)脂的性能：物理性能物理性能1 外觀：外觀： 顏色：凝膠型多為透明半透明，大孔型為乳白色不透明顏色：凝膠型多為透明半透明，大孔型為乳白色不透明 分黃、白、褐色。分黃、白、褐色。 形狀：球形。形狀：球形。產(chǎn)品效率高，表面積大，水力條件好，損失小，耐磨。產(chǎn)品效率高，表面積大，水力條件好，損失小，耐磨。2 粒徑：粒徑：選擇粒徑選擇粒徑d主要對(duì)交換速度、水流阻力和反洗有影響。主要對(duì)交換速度、水流阻力和反洗有影響。d小，比表面積大，交換速度快，交換容量利用較充分，小，比表面積大，交換速度快，交換容量利用較充分，但阻力大，浪費(fèi)水頭，易流失。工程上選

7、但阻力大，浪費(fèi)水頭，易流失。工程上選d0.2mm 國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂的顆粒一般都在國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂的顆粒一般都在0.31.2mm。3 密度密度 a、干真密度：樹(shù)脂在干燥的情況下的真實(shí)密度、干真密度：樹(shù)脂在干燥的情況下的真實(shí)密度b 、 濕真密度：指樹(shù)脂在水中充分溶脹后，其重量與真實(shí)濕真密度：指樹(shù)脂在水中充分溶脹后，其重量與真實(shí)體積（不包括樹(shù)脂間的孔隙）之比。（體積（不包括樹(shù)脂間的孔隙）之比。（g/ml）(1.041.30)苯乙烯型強(qiáng)酸樹(shù)脂濕真密度約苯乙烯型強(qiáng)酸樹(shù)脂濕真密度約1.3g/ml，強(qiáng)堿樹(shù)脂為強(qiáng)堿樹(shù)脂為1.1 g/ml意義：意義： 1）決定反洗強(qiáng)度）決定反洗強(qiáng)度 2）混合床水力分級(jí)）混合床水力分級(jí) c 、濕

8、視密度：樹(shù)脂充分溶脹后，其重量與堆積體積之比、濕視密度：樹(shù)脂充分溶脹后，其重量與堆積體積之比。（。（g/ml）一般一般0.60.85g/ml。 =濕樹(shù)脂質(zhì)量濕真密度濕樹(shù)脂顆粒本身體積=濕樹(shù)脂質(zhì)量濕視密度濕樹(shù)脂堆積體積4 4、含水率、含水率樹(shù)脂在水中充分膨脹后，每克濕樹(shù)脂所含水分的樹(shù)脂在水中充分膨脹后，每克濕樹(shù)脂所含水分的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)( (約約50%)50%)，相應(yīng)地反映了樹(shù)脂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的，相應(yīng)地反映了樹(shù)脂網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的孔隙率。樹(shù)脂的交朕度越小、孔隙率越大，含水率孔隙率。樹(shù)脂的交朕度越小、孔隙率越大，含水率越高。越高。5 5、機(jī)械強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度反映樹(shù)脂保持顆粒完整的能力。反映樹(shù)脂保持顆粒完整的能力

9、。取決于交聯(lián)度和溶脹率。取決于交聯(lián)度和溶脹率。6 6、耐熱性、耐熱性溫度過(guò)高，熱分解；溫度低于溫度過(guò)高，熱分解；溫度低于0 0度，樹(shù)脂內(nèi)水分度，樹(shù)脂內(nèi)水分凍結(jié)，使顆粒破裂。凍結(jié)，使顆粒破裂。 5-40 5-40 ，否則影響樹(shù)脂的使，否則影響樹(shù)脂的使用壽命。用壽命。7 7、溶脹性、溶脹性樹(shù)脂膨脹的體積占全體積的百分率。樹(shù)脂膨脹的體積占全體積的百分率。A A 、絕對(duì)溶脹度：惰性骨架內(nèi)的活性基團(tuán)親水，、絕對(duì)溶脹度：惰性骨架內(nèi)的活性基團(tuán)親水，使水涌入骨架內(nèi)而使體積增加，即干樹(shù)脂變成濕使水涌入骨架內(nèi)而使體積增加，即干樹(shù)脂變成濕樹(shù)脂。樹(shù)脂。所以實(shí)際使用過(guò)程中總是先將樹(shù)脂溶脹，然后所以實(shí)際使用過(guò)程中總是先將

10、樹(shù)脂溶脹，然后再填裝到反應(yīng)器內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，低交聯(lián)度的，強(qiáng)再填裝到反應(yīng)器內(nèi)。一般來(lái)說(shuō)，低交聯(lián)度的，強(qiáng)性樹(shù)脂，水合離子半徑大的溶脹率大。性樹(shù)脂，水合離子半徑大的溶脹率大。B B 、相對(duì)溶脹度：轉(zhuǎn)型時(shí)，樹(shù)脂體積發(fā)生變化。、相對(duì)溶脹度：轉(zhuǎn)型時(shí)，樹(shù)脂體積發(fā)生變化。RHRHRNaRNa（為了運(yùn)輸方便）為了運(yùn)輸方便）一般，強(qiáng)性樹(shù)脂轉(zhuǎn)型變化不大，弱性樹(shù)脂轉(zhuǎn)型一般，強(qiáng)性樹(shù)脂轉(zhuǎn)型變化不大，弱性樹(shù)脂轉(zhuǎn)型變化較大。變化較大?；瘜W(xué)性能化學(xué)性能1 1、離子交換容量：、離子交換容量：容積法：?jiǎn)挝惑w積濕樹(shù)脂中離子交換基團(tuán)的數(shù)量，容積法：?jiǎn)挝惑w積濕樹(shù)脂中離子交換基團(tuán)的數(shù)量，（mmol/Lmmol/L或或mol/Lmol/L）。

11、）。重量法：指單位重量的干樹(shù)脂中離子交換基團(tuán)的數(shù)重量法：指單位重量的干樹(shù)脂中離子交換基團(tuán)的數(shù)量，（量，（mmol/g,mmol/g,或或mol/kgmol/kg）。）?？偨粨Q容量：是指單位重量或體積樹(shù)脂內(nèi)的交換基總交換容量：是指單位重量或體積樹(shù)脂內(nèi)的交換基團(tuán)總量或可交換離子的總數(shù)量，表示單位樹(shù)脂所能吸團(tuán)總量或可交換離子的總數(shù)量，表示單位樹(shù)脂所能吸附去除離子的最大量。附去除離子的最大量。工作交換容量：一定量的樹(shù)脂在給定的工作條件下工作交換容量：一定量的樹(shù)脂在給定的工作條件下實(shí)際的交換容量。與再生方式、原水含鹽量及組成、實(shí)際的交換容量。與再生方式、原水含鹽量及組成、樹(shù)脂層厚度、水流速度、再生劑用量

12、等有關(guān)。樹(shù)脂層厚度、水流速度、再生劑用量等有關(guān)。有效交換容量：工作交換容量減去因正、反洗損失有效交換容量：工作交換容量減去因正、反洗損失的交換容量。的交換容量。2 2、有效工作、有效工作pHpH范圍范圍此范圍與樹(shù)脂內(nèi)活性基團(tuán)的解離常數(shù)有關(guān)。此范圍與樹(shù)脂內(nèi)活性基團(tuán)的解離常數(shù)有關(guān)。由于樹(shù)脂活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿和弱堿，水的由于樹(shù)脂活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿和弱堿，水的pHpH值勢(shì)必對(duì)它們的交換容量產(chǎn)生影響。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹(shù)脂的活性值勢(shì)必對(duì)它們的交換容量產(chǎn)生影響。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹(shù)脂的活性基團(tuán)電離能力強(qiáng)，其交換容量基本與基團(tuán)電離能力強(qiáng)，其交換容量基本與pHpH值無(wú)關(guān)。值無(wú)關(guān)。弱酸樹(shù)脂在水弱酸樹(shù)脂在水p

13、HpH值低時(shí)不電離或只部分電離，因而只能在值低時(shí)不電離或只部分電離，因而只能在堿性溶液中，才含有較高的交換能力。弱堿性樹(shù)脂相反，在堿性溶液中，才含有較高的交換能力。弱堿性樹(shù)脂相反，在pHpH值高時(shí)不電離或只部分電離，只有在酸性溶液中才具有較值高時(shí)不電離或只部分電離，只有在酸性溶液中才具有較高的交換能力。高的交換能力。樹(shù) 脂 類樹(shù) 脂 類型型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂樹(shù)脂弱酸性陽(yáng)離子弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂樹(shù)脂強(qiáng)堿性陽(yáng)離子樹(shù)強(qiáng)堿性陽(yáng)離子樹(shù)脂脂弱堿性陽(yáng)離子樹(shù)弱堿性陽(yáng)離子樹(shù)脂脂有效有效PH值范圍值范圍1-145-141-120-73 3、交聯(lián)度、交聯(lián)度交聯(lián)劑的質(zhì)量占單體質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為交聯(lián)度，交聯(lián)劑的質(zhì)量

14、占單體質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)稱為交聯(lián)度，通常交聯(lián)劑的用量直接影響到交聯(lián)度，通常交聯(lián)劑的用量直接影響到交聯(lián)度，7%-7%-10%10%。交聯(lián)度高，孔隙率較低，密度較大，離子擴(kuò)散交聯(lián)度高，孔隙率較低，密度較大，離子擴(kuò)散速度較低，對(duì)半徑較大的離子和水合離子的速度較低，對(duì)半徑較大的離子和水合離子的交換量較小，再生時(shí)間長(zhǎng)；浸泡水中時(shí)，水交換量較小，再生時(shí)間長(zhǎng)；浸泡水中時(shí)，水化度較低，形變較小，較穩(wěn)定，不易破碎?；容^低，形變較小，較穩(wěn)定，不易破碎。4 4、化學(xué)穩(wěn)定性：污水中的氧化劑可使樹(shù)脂網(wǎng)狀、化學(xué)穩(wěn)定性：污水中的氧化劑可使樹(shù)脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，活性基團(tuán)的數(shù)量和性質(zhì)發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)破壞，活性基團(tuán)的數(shù)量和性質(zhì)發(fā)生變化。強(qiáng)

15、堿樹(shù)脂易被氧化，失去交換能力。強(qiáng)堿樹(shù)脂易被氧化，失去交換能力。措施：采用高交聯(lián)度的樹(shù)脂；加入還原劑；使措施：采用高交聯(lián)度的樹(shù)脂；加入還原劑；使交換柱內(nèi)的交換柱內(nèi)的pHpH值保持在值保持在6 6左右。左右。5 5、選擇性：常溫、低濃度條件下，、選擇性：常溫、低濃度條件下，強(qiáng)酸性陽(yáng)離子：強(qiáng)酸性陽(yáng)離子：FeFe3+3+AlAl3+3+CaCa2+2+MgMg2+2+KK+ +NHNH4 4+ +NaNa+ +HH+ +LiLi+ +弱酸性陽(yáng)離子：弱酸性陽(yáng)離子：H H+ +FeFe3+3+AlAl3+3+CaCa2+2+MgMg2+2+KK+ +NHNH4+4+NaNa+ +LiLi+ +強(qiáng)堿性陰離子

16、：強(qiáng)堿性陰離子：SOSO4 42-2-NONO3 3- -ClCl- -OHOH- -FF- -HCOHCO3 3- -HSiOHSiO3 3- -弱堿性陰離子：弱堿性陰離子：OHOH- -SOSO4 42-2-NONO3 3- -ClCl- -FF- -HCOHCO3 3- -HSiOHSiO3 3- -注意：在高濃度溶液中，濃度的高低是決定離子交換注意：在高濃度溶液中，濃度的高低是決定離子交換反應(yīng)方向的關(guān)鍵因素。再生時(shí)即利用這一特點(diǎn)進(jìn)行。反應(yīng)方向的關(guān)鍵因素。再生時(shí)即利用這一特點(diǎn)進(jìn)行。3.3.離子交換樹(shù)脂的選擇、保存、使用和鑒別離子交換樹(shù)脂的選擇、保存、使用和鑒別a. a.樹(shù)脂選擇：樹(shù)脂選擇

17、： 分離陽(yáng)離子或有機(jī)堿性物質(zhì)時(shí)，采用陽(yáng)離分離陽(yáng)離子或有機(jī)堿性物質(zhì)時(shí)，采用陽(yáng)離子樹(shù)脂；分離陰離子或有機(jī)酸性物質(zhì)時(shí)，子樹(shù)脂；分離陰離子或有機(jī)酸性物質(zhì)時(shí)，采用陰離子樹(shù)脂；分離兩性物質(zhì)，既可以采用陰離子樹(shù)脂；分離兩性物質(zhì)，既可以采用陰離子樹(shù)脂，也可采用陽(yáng)離子樹(shù)脂；采用陰離子樹(shù)脂，也可采用陽(yáng)離子樹(shù)脂；分離重金屬物質(zhì)采用螯合樹(shù)脂；對(duì)有機(jī)物，分離重金屬物質(zhì)采用螯合樹(shù)脂；對(duì)有機(jī)物，采用低交聯(lián)度的大孔樹(shù)脂；脫鹽系統(tǒng)采用采用低交聯(lián)度的大孔樹(shù)脂；脫鹽系統(tǒng)采用強(qiáng)型樹(shù)脂。強(qiáng)型樹(shù)脂。 對(duì)交換勢(shì)大的離子宜采用弱性樹(shù)脂，其交對(duì)交換勢(shì)大的離子宜采用弱性樹(shù)脂，其交換能力強(qiáng)，再生容易，運(yùn)行費(fèi)用低；當(dāng)水換能力強(qiáng)，再生容易，運(yùn)行費(fèi)用低

18、；當(dāng)水中含有多種離子時(shí)，可利用離子交換選擇中含有多種離子時(shí)，可利用離子交換選擇性進(jìn)行多級(jí)回收；如不回收時(shí)，可采用陽(yáng)、性進(jìn)行多級(jí)回收；如不回收時(shí)，可采用陽(yáng)、陰床混合處理。陰床混合處理。b.b.樹(shù)脂保存：樹(shù)脂保存：0-400-40存放，并保持濕潤(rùn)。存放，并保持濕潤(rùn)。低于低于00存放或發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂脫水時(shí)，應(yīng)用飽和食鹽水存放或發(fā)現(xiàn)樹(shù)脂脫水時(shí)，應(yīng)用飽和食鹽水浸泡。高于浸泡。高于4040，易使樹(shù)脂脫水，并對(duì)陰樹(shù)脂，易使樹(shù)脂脫水，并對(duì)陰樹(shù)脂有降解作用。有降解作用。c. c.樹(shù)脂使用：樹(shù)脂使用：預(yù)處理，分別用水、預(yù)處理，分別用水、5%5%鹽酸、鹽酸、2%-2%-4%NaOH4%NaOH反復(fù)浸泡清洗兩次，每次反復(fù)浸

19、泡清洗兩次，每次4-8h4-8h；操作過(guò)程中樹(shù)脂性能降低的原因操作過(guò)程中樹(shù)脂性能降低的原因: :v物理破損或流失；物理破損或流失；v活性基團(tuán)的化學(xué)分解；活性基團(tuán)的化學(xué)分解；v無(wú)機(jī)物或有機(jī)物覆蓋樹(shù)脂表面。無(wú)機(jī)物或有機(jī)物覆蓋樹(shù)脂表面。4.3.2 4.3.2 離子交換平衡離子交換平衡離子交換的實(shí)質(zhì)是不溶性的電解質(zhì)與水中另離子交換的實(shí)質(zhì)是不溶性的電解質(zhì)與水中另一種電解質(zhì)所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，即交換離子一種電解質(zhì)所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，即交換離子與水中的同性離子進(jìn)行等量交換，是可逆的與水中的同性離子進(jìn)行等量交換，是可逆的離子交換反應(yīng)。離子交換反應(yīng)。4.3.3.1 4.3.3.1 離子交換過(guò)程：離子交換過(guò)程：交換帶

20、形成階段：交換過(guò)程開(kāi)始階段，此時(shí)交換帶形成階段：交換過(guò)程開(kāi)始階段，此時(shí)樹(shù)脂飽和度不斷發(fā)生變化，直到形成一定形樹(shù)脂飽和度不斷發(fā)生變化，直到形成一定形狀的曲線。狀的曲線。交換帶推移階段：交換帶以一定速度沿著水交換帶推移階段：交換帶以一定速度沿著水流方向向下推移的過(guò)程。流方向向下推移的過(guò)程。交換帶：交換柱中正在進(jìn)行離子交換反應(yīng)的區(qū)交換帶：交換柱中正在進(jìn)行離子交換反應(yīng)的區(qū)域，稱之為樹(shù)脂交換工作層。域，稱之為樹(shù)脂交換工作層。當(dāng)交換帶推移到達(dá)整個(gè)樹(shù)脂層底部，鈣、鎂開(kāi)當(dāng)交換帶推移到達(dá)整個(gè)樹(shù)脂層底部，鈣、鎂開(kāi)始泄漏時(shí)，停止交換，進(jìn)行再生。始泄漏時(shí)，停止交換，進(jìn)行再生。交換帶高度及推進(jìn)速度取決于樹(shù)脂類型，水中交

21、換離子交換帶高度及推進(jìn)速度取決于樹(shù)脂類型，水中交換離子的種類和工作條件。的種類和工作條件。離子供應(yīng)速度離子供應(yīng)速度V1V1：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入樹(shù)脂層內(nèi)的離子數(shù)量。：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)進(jìn)入樹(shù)脂層內(nèi)的離子數(shù)量。流量越大，離子供應(yīng)速度值越大。流量越大，離子供應(yīng)速度值越大。離子交換速度離子交換速度V2V2：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)交換的離子數(shù)量，給定的：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)交換的離子數(shù)量，給定的樹(shù)脂及水中離子，其值為常數(shù)。樹(shù)脂及水中離子，其值為常數(shù)?？梢?jiàn)：若可見(jiàn)：若V1V1V2V2，則交換帶高度大，推進(jìn)速度快，樹(shù)脂，則交換帶高度大，推進(jìn)速度快，樹(shù)脂利用率低。利用率低。若若V1V1V2V2，交換帶高度小，推進(jìn)速度慢，樹(shù)脂利用率離。，交換帶

22、高度小，推進(jìn)速度慢，樹(shù)脂利用率離。適宜速度：適宜速度：151530m/h30m/h4.3.3.24.3.3.2離子交換設(shè)備離子交換設(shè)備離子交換器，可承受離子交換器，可承受400-600KPa400-600KPa壓力的鋼罐。壓力的鋼罐。結(jié)構(gòu)：上部配水管系、樹(shù)脂層、下部配水管系結(jié)構(gòu)：上部配水管系、樹(shù)脂層、下部配水管系樹(shù)脂層：樹(shù)脂層：1.5-2.01.5-2.0米米固定床：交換與再生在同一交換器內(nèi)完成。固定床：交換與再生在同一交換器內(nèi)完成。4.3.3.34.3.3.3再生再生1 1）順流再生固定床）順流再生固定床交換：原水由上部配水系統(tǒng)進(jìn)入經(jīng)過(guò)樹(shù)脂層完成交換：原水由上部配水系統(tǒng)進(jìn)入經(jīng)過(guò)樹(shù)脂層完成軟化

23、過(guò)程后，經(jīng)下部配水系統(tǒng)流出，當(dāng)硬度開(kāi)軟化過(guò)程后，經(jīng)下部配水系統(tǒng)流出，當(dāng)硬度開(kāi)始泄漏時(shí)停止。始泄漏時(shí)停止。反洗：由下部配水系統(tǒng)自下而上通過(guò)樹(shù)脂層，使反洗：由下部配水系統(tǒng)自下而上通過(guò)樹(shù)脂層，使樹(shù)脂層產(chǎn)生膨脹以清除其中的雜質(zhì)。樹(shù)脂層產(chǎn)生膨脹以清除其中的雜質(zhì)。再生：與原水流相同方向進(jìn)入再生液，進(jìn)行再生再生：與原水流相同方向進(jìn)入再生液，進(jìn)行再生再生液，食鹽：再生液，食鹽：5%-10%5%-10%；鹽酸：；鹽酸：4%-6%4%-6%；硫酸：；硫酸：2%2%清洗：用軟化水對(duì)樹(shù)脂層進(jìn)行正向清洗。清洗：用軟化水對(duì)樹(shù)脂層進(jìn)行正向清洗。特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單；樹(shù)脂層上部再生特點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單；樹(shù)脂層

24、上部再生程度高，下部再生程度差；出水剩余硬度高，工程度高，下部再生程度差；出水剩余硬度高，工作周期短；適用于小規(guī)模及原水硬度較低的場(chǎng)合作周期短；適用于小規(guī)模及原水硬度較低的場(chǎng)合2 2）逆流再生固定床）逆流再生固定床在樹(shù)脂層表面處設(shè)有中間排水裝置，并在上面裝填在樹(shù)脂層表面處設(shè)有中間排水裝置，并在上面裝填15cm15cm的壓脂層的壓脂層壓脂層作用：壓脂層作用：1. 1.使壓縮空氣均勻而緩慢地排出；使壓縮空氣均勻而緩慢地排出； 2.2.預(yù)過(guò)濾預(yù)過(guò)濾壓縮空氣作用：保證樹(shù)脂層不亂層，避免大反洗。壓縮空氣作用：保證樹(shù)脂層不亂層，避免大反洗。逆流再生固定床操作步驟：逆流再生固定床操作步驟：a. a.小反洗：

25、從中間排水裝置進(jìn)入流速小反洗：從中間排水裝置進(jìn)入流速5-10m/h5-10m/h的反的反洗水，松動(dòng)樹(shù)脂層并清除其中懸浮固體，歷時(shí)洗水，松動(dòng)樹(shù)脂層并清除其中懸浮固體，歷時(shí)10-1510-15分鐘；分鐘；b.b.放水：放掉中間排水裝置上部的水；放水：放掉中間排水裝置上部的水；c. c.頂壓：從交換器頂部進(jìn)入頂壓：從交換器頂部進(jìn)入30-50KPa30-50KPa的壓縮空氣的壓縮空氣d.d.進(jìn)再生液：在頂壓情況下，從底部進(jìn)入，進(jìn)再生液：在頂壓情況下，從底部進(jìn)入，5m/h5m/he. e.逆流清洗：頂壓條件下，以逆流清洗：頂壓條件下，以5-7m/h5-7m/h的軟化水沖的軟化水沖洗，直到出水合格；洗，直

26、到出水合格；f. f.正洗：以流速正洗：以流速10-15m/h10-15m/h的水流自上而下清洗直至的水流自上而下清洗直至出水合格。出水合格。逆流再生優(yōu)點(diǎn)：逆流再生優(yōu)點(diǎn)：a. a.再生劑耗量可降低再生劑耗量可降低20%20%以上；以上；b.b.出水質(zhì)量顯著提高；出水質(zhì)量顯著提高；c. c.原水水質(zhì)適用范圍大，對(duì)于硬度較高的水，原水水質(zhì)適用范圍大，對(duì)于硬度較高的水，仍能保證出水水質(zhì)；仍能保證出水水質(zhì)；d.d.再生廢液中再生劑有效濃度明顯降低，再生廢液中再生劑有效濃度明顯降低，1%1%；e. e.樹(shù)脂交換容量有所提高。樹(shù)脂交換容量有所提高。連續(xù)床離子交換連續(xù)床離子交換由交換塔、再生塔及清洗塔組成由

27、交換塔、再生塔及清洗塔組成原水同交換塔下部進(jìn)入，向上快速流動(dòng)，將樹(shù)原水同交換塔下部進(jìn)入，向上快速流動(dòng)，將樹(shù)脂層承托起來(lái)并與之進(jìn)行離子交換；當(dāng)出水脂層承托起來(lái)并與之進(jìn)行離子交換；當(dāng)出水離子穿透時(shí)，停止進(jìn)水，并由塔下排水，排離子穿透時(shí)，停止進(jìn)水，并由塔下排水，排水時(shí)樹(shù)脂層下降，稱落床，由塔底排出飽和水時(shí)樹(shù)脂層下降，稱落床，由塔底排出飽和樹(shù)脂，同時(shí)閥門打開(kāi)，放入再生后的樹(shù)脂，樹(shù)脂，同時(shí)閥門打開(kāi)，放入再生后的樹(shù)脂，之后，重新進(jìn)水，運(yùn)行。之后，重新進(jìn)水，運(yùn)行。特點(diǎn)：樹(shù)脂用量少，為固定床特點(diǎn)：樹(shù)脂用量少，為固定床1/3-1/21/3-1/2，但樹(shù)脂，但樹(shù)脂磨損率大，能連續(xù)產(chǎn)水，出水水質(zhì)較好，但磨損率大，能

28、連續(xù)產(chǎn)水，出水水質(zhì)較好，但對(duì)進(jìn)水變化的適應(yīng)性差；設(shè)備小，投資省，對(duì)進(jìn)水變化的適應(yīng)性差；設(shè)備小，投資省，但自動(dòng)化程度要求高。但自動(dòng)化程度要求高。2.2.離子交換軟化方法離子交換軟化方法1)Na1)Na離子交換軟化法：離子交換軟化法：即可去除碳酸鹽硬度，即可去除碳酸鹽硬度，又可去除非碳酸鹽硬度，飽和后用食鹽再生。又可去除非碳酸鹽硬度，飽和后用食鹽再生。特點(diǎn)：軟化過(guò)程中不產(chǎn)生酸性水，設(shè)備和管道特點(diǎn)：軟化過(guò)程中不產(chǎn)生酸性水，設(shè)備和管道防腐設(shè)施簡(jiǎn)單，但只能去除硬度，不能脫堿，防腐設(shè)施簡(jiǎn)單，但只能去除硬度，不能脫堿，適用于原水堿度較低只須軟化的場(chǎng)合，可作適用于原水堿度較低只須軟化的場(chǎng)合，可作低壓鍋爐的給水

29、處理系統(tǒng)。低壓鍋爐的給水處理系統(tǒng)。32232)(2NaHCOCaRHCOCaRNa42242SONaCaRCaSORNa2)H2)H離子交換軟化法：離子交換軟化法：再生劑用硫酸或鹽酸再生劑用硫酸或鹽酸硬度和堿度均可去除，出水呈酸性，故該法不能硬度和堿度均可去除，出水呈酸性，故該法不能單獨(dú)使用，常與單獨(dú)使用，常與NaNa離子交換法聯(lián)合使用。離子交換法聯(lián)合使用。3)H-Na3)H-Na聯(lián)合離子交換脫堿軟化法聯(lián)合離子交換脫堿軟化法串聯(lián)系統(tǒng)：串聯(lián)系統(tǒng)：原水一部分進(jìn)入原水一部分進(jìn)入H H離子交換器，出水與離子交換器，出水與另一部分混合，進(jìn)入除另一部分混合，進(jìn)入除CO2CO2裝置，最后由泵打裝置，最后由泵

30、打入鈉離子交換器。入鈉離子交換器。并聯(lián)系統(tǒng)：并聯(lián)系統(tǒng)：原水一部分進(jìn)入原水一部分進(jìn)入H H離子交換器（出水離子交換器（出水呈酸性），另一部分進(jìn)入鈉離子交換器（堿呈酸性），另一部分進(jìn)入鈉離子交換器（堿性），二者出水進(jìn)入中和反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，最性），二者出水進(jìn)入中和反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，最后進(jìn)入除后進(jìn)入除CO2CO2裝置后出水。裝置后出水。 除除COCO2 2作用：作用：COCO2 2氣體腐蝕金屬，對(duì)混凝土氣體腐蝕金屬，對(duì)混凝土也有侵蝕作用；游離的碳酸進(jìn)入陰離子交換也有侵蝕作用；游離的碳酸進(jìn)入陰離子交換器，將加重強(qiáng)堿樹(shù)脂的負(fù)荷。器，將加重強(qiáng)堿樹(shù)脂的負(fù)荷。 二者均能實(shí)現(xiàn)脫堿軟化的目的，但并聯(lián)系二者均能實(shí)現(xiàn)脫堿

31、軟化的目的，但并聯(lián)系統(tǒng)只是部分原水通過(guò)統(tǒng)只是部分原水通過(guò)NaNa離子交換器，而串離子交換器，而串聯(lián)系統(tǒng)所有原水全部通過(guò)聯(lián)系統(tǒng)所有原水全部通過(guò)NaNa離子交換器。離子交換器。從實(shí)際運(yùn)行效果看，串聯(lián)系統(tǒng)更安全可靠，從實(shí)際運(yùn)行效果看，串聯(lián)系統(tǒng)更安全可靠，適于處理高硬度水，能滿足低壓鍋爐對(duì)水質(zhì)適于處理高硬度水，能滿足低壓鍋爐對(duì)水質(zhì)的要求。的要求。4)4)弱酸性弱酸性H H離子交換軟化法：丙烯酸型離子交換軟化法：丙烯酸型主要與水中碳酸鹽硬度起交換反應(yīng)：主要與水中碳酸鹽硬度起交換反應(yīng)：產(chǎn)物為碳酸，只有極少量離解為產(chǎn)物為碳酸，只有極少量離解為H H+ +，且易分解成，且易分解成COCO2 2逸出，有利于樹(shù)脂

32、上逸出，有利于樹(shù)脂上H H+ +的繼續(xù)離解。的繼續(xù)離解。322232()()2RCOOHCa HCORCOOCaH CO322232()()2RCOOHMg HCORCOOMgH CO若與非碳酸鹽反應(yīng)：若與非碳酸鹽反應(yīng)：產(chǎn)物為強(qiáng)酸，弱酸樹(shù)脂對(duì)產(chǎn)物為強(qiáng)酸，弱酸樹(shù)脂對(duì)H H+ +的親和力大于其它陽(yáng)的親和力大于其它陽(yáng)離子，這也是用酸再生弱酸樹(shù)脂比再生強(qiáng)酸樹(shù)離子，這也是用酸再生弱酸樹(shù)脂比再生強(qiáng)酸樹(shù)脂容易的原因。再生液濃度可以很低，再生用脂容易的原因。再生液濃度可以很低，再生用酸量接近理論值。酸量接近理論值。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)误w結(jié)合的活性基團(tuán)多，交換容量大，從優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)误w結(jié)合的活性基團(tuán)多，交換容量大，從而交換設(shè)備體

33、積小；再生容易且耗酸量低，運(yùn)而交換設(shè)備體積?。辉偕菀浊液乃崃康?，運(yùn)行費(fèi)用低。行費(fèi)用低。缺點(diǎn)：只能降低水中的暫時(shí)硬度。若需深度軟化，缺點(diǎn)：只能降低水中的暫時(shí)硬度。若需深度軟化，可與可與NaNa型強(qiáng)酸樹(shù)脂串聯(lián)使用或組成雙層床型強(qiáng)酸樹(shù)脂串聯(lián)使用或組成雙層床222()2RCOOHCaClRCOO CaHClRCOOHNaClRCOONaHCl二、除鹽二、除鹽( (一一) )復(fù)床除鹽復(fù)床除鹽復(fù)床系指陽(yáng)離子和陰離子交換器串聯(lián)使用復(fù)床系指陽(yáng)離子和陰離子交換器串聯(lián)使用1. 1.強(qiáng)酸強(qiáng)酸- -脫氣脫氣- -強(qiáng)堿系統(tǒng)強(qiáng)堿系統(tǒng)強(qiáng)酸：去除強(qiáng)酸：去除Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+、Na+Na+等陽(yáng)離子，出水等陽(yáng)離

34、子，出水呈酸性呈酸性強(qiáng)堿：去除強(qiáng)堿：去除SO42-SO42-、Cl-Cl-、HCO3-HCO3-、HSiO3-HSiO3-等陰離等陰離子。子。用熱堿液再生，有利于除硅。用熱堿液再生，有利于除硅。脫氣：去除脫氣：去除CO2CO2為減輕陰床的負(fù)荷，放在陰床之前，水量很小或?yàn)闇p輕陰床的負(fù)荷，放在陰床之前，水量很小或進(jìn)水堿度低時(shí)可省略脫氣措施進(jìn)水堿度低時(shí)可省略脫氣措施強(qiáng)堿系統(tǒng)設(shè)于強(qiáng)酸系統(tǒng)后的原因強(qiáng)堿系統(tǒng)設(shè)于強(qiáng)酸系統(tǒng)后的原因：1) 1)若先通過(guò)陰床，容易生成若先通過(guò)陰床，容易生成CaCO3CaCO3、Mg(OH)2Mg(OH)2沉沉積在樹(shù)脂層內(nèi)，使強(qiáng)堿樹(shù)脂交換容量降低；積在樹(shù)脂層內(nèi)，使強(qiáng)堿樹(shù)脂交換容量降

35、低；2)2)陰床在酸性介質(zhì)中易于進(jìn)行離子交換，若先經(jīng)陰床在酸性介質(zhì)中易于進(jìn)行離子交換，若先經(jīng)過(guò)陰床，不利于除硅，因?yàn)閺?qiáng)堿樹(shù)脂對(duì)硅酸鹽過(guò)陰床，不利于除硅，因?yàn)閺?qiáng)堿樹(shù)脂對(duì)硅酸鹽的吸附比對(duì)硅酸的吸附差得多。的吸附比對(duì)硅酸的吸附差得多。3)3)強(qiáng)酸樹(shù)脂抗有機(jī)物污染的能力較強(qiáng)堿樹(shù)脂強(qiáng)；強(qiáng)酸樹(shù)脂抗有機(jī)物污染的能力較強(qiáng)堿樹(shù)脂強(qiáng)；4)4)若先通過(guò)陰床，本應(yīng)由二氧化碳器去除的碳酸，若先通過(guò)陰床，本應(yīng)由二氧化碳器去除的碳酸，都要由陰床承擔(dān)，從而增加再生劑耗用量都要由陰床承擔(dān)，從而增加再生劑耗用量2.2.強(qiáng)酸強(qiáng)酸- -弱堿弱堿- -脫氣系統(tǒng)脫氣系統(tǒng)弱堿樹(shù)脂用弱堿樹(shù)脂用Na2CO3Na2CO3或或NaHCO3NaHC

36、O3再生；再生；特點(diǎn)：由于弱堿交換樹(shù)脂的作用，使交換容量提特點(diǎn)：由于弱堿交換樹(shù)脂的作用，使交換容量提高，再生比耗降低，適用于無(wú)除硅要求的場(chǎng)合高，再生比耗降低，適用于無(wú)除硅要求的場(chǎng)合3.3.強(qiáng)酸強(qiáng)酸- -脫氣脫氣- -弱堿弱堿- -強(qiáng)堿系統(tǒng)強(qiáng)堿系統(tǒng)適用于原水有機(jī)物、強(qiáng)酸陰離子含量較大的情況適用于原水有機(jī)物、強(qiáng)酸陰離子含量較大的情況弱堿樹(shù)脂去除強(qiáng)酸陰離子，強(qiáng)堿樹(shù)脂用于除硅弱堿樹(shù)脂去除強(qiáng)酸陰離子，強(qiáng)堿樹(shù)脂用于除硅采用串聯(lián)再生方式，即全部再生液先通過(guò)強(qiáng)堿樹(shù)采用串聯(lián)再生方式，即全部再生液先通過(guò)強(qiáng)堿樹(shù)脂，再通過(guò)弱堿樹(shù)脂，再生劑得以充分利用。脂，再通過(guò)弱堿樹(shù)脂，再生劑得以充分利用。脫脫CO2CO2器設(shè)置在陰床前，以便于強(qiáng)