認識離子交換樹脂

離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)與分類離子交換樹脂的基本物化性能離子交換樹脂的化學反應水處理中的離子交換樹脂系統(tǒng)離子交換樹脂常見問題分析離子交換樹脂在醫(yī)藥工業(yè)中的應用簡介離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)與分類以聚合物骨架來區(qū)分苯乙烯系(*0*)丙烯酸系(*1*)酚醛系(*2*)環(huán)氧系(*3*)以離子性來區(qū)分強酸陽離子樹脂(0**)磺酸基弱酸陽離子樹脂(1**)羧酸基強堿陰離子樹脂(2**)季胺基鹽弱堿陰離子樹脂(3**)叔胺基以結(jié)構(gòu)孔隙來區(qū)分凝膠大孔大孔(D***)離子交換樹脂基本物化性能離子形態(tài)交換容量工作交換容量總交換容量含水量密度真密度堆積密度顆粒有效粒徑平均粒徑均一系數(shù)離子交換樹脂在水處理應用軟化以鈉型強酸陽離子樹脂去除水中的鈣鎂離子除堿以氫型陽離子樹脂去除水中的堿性離子除鹽以陽陰離子樹脂去除水中的陽陰離子精處理以陽陰離子樹脂混床去除水中殘留的陽陰離子SO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3H3SO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3HHO3SSO3H磺酸基陽離子交換樹脂聚苯乙烯鏈離子交換樹脂是什么？離子交換樹脂是具有交換或吸附離子功能基的有機高分子聚合物凝膠和大孔樹脂的結(jié)構(gòu)GEL凝膠MR大孔凝膠樹脂與大孔樹脂凝膠樹脂大孔樹脂聚苯乙烯交聯(lián)化學結(jié)構(gòu)苯乙烯二乙烯苯(DVB)Cross-linkedpolystyrene交聯(lián)聚苯乙烯交換功能基弱酸陽離子樹脂羧酸基強酸陽離子樹脂磺酸基弱堿陰離子樹脂叔胺基強堿陰離子樹脂季胺基交聯(lián)度與多孔性DVB離子親和力差異性抗氧化性高低離子遷移性(動力學性能)高工作交換容量總交換容量總交換容量(Ex:2.0eq/lresin)進水出口水含水量交聯(lián)度%(DVB)010203040506070809010002468101214161820凝膠強酸樹脂顆粒度以傳統(tǒng)反應釜法生產(chǎn)顆粒分布呈鐘形曲線分布樹脂顆粒分布在0.3-1.2mm之間均一系數(shù)在1.5-1.9之間以先進的噴射法生產(chǎn)

樹脂顆粒分布很均勻均一系數(shù)在1.25以下樹脂顆粒大小AmberjetAmberlite樹脂顆粒度MeanDiameter(平均粒徑)

平均粒徑是樹脂顆粒一半通過一半停留在篩網(wǎng)上的網(wǎng)目的大小EffectiveSize(有效粒徑)

有效粒徑是90%樹脂停留在篩網(wǎng)上的網(wǎng)目大小

UniformityCoefficient(均一系數(shù))

40％樹脂顆粒停留在篩網(wǎng)上時的網(wǎng)目大小除以有效粒徑的商數(shù)值有效粒徑和均一系數(shù)0,20,30,41,50,90,50,7mm0,11050%通過塞子的數(shù)量99,9有效粒徑平均粒徑60c10c60U.C.=c60/c10Amberjet4200Cl

體積變化供貨時樹脂體積 1,000liters最初再生用120g/l100%NaOH

再生后樹脂體積 1,180liters工作交換容量為0.6eq/l樹脂運行終點的體積 1,060liters正常再生樹脂運行終點的體積

(approx.) 1,180liters樹脂100%轉(zhuǎn)為OH型的體積

(approx.) 1,300liters離子交換樹脂對不同的離子具有不同的親和力一般來說對高價離子的選擇性較高高親和力的離子優(yōu)先被交換親和力最差的離子優(yōu)先泄漏離子選擇性離子選擇性SAC

WAC

SBA

WBACa++ H+ SO4 OHMg++ Ca++ Cl H2SO4Na+ Mg++ CO2 HClH+ Na+ SiO2 CO2 OH 高低離子交換平衡R-H++KHNa+R-Na++H+Na=[R-Na][H][R-H][Na]KHNa=選擇性系數(shù)++++強酸陽床強堿陰床Ca++Mg++Na+OutletOutletSO4--Cl-HCO3-HSiO3-H+OH-離子選擇性動力學性能:離子交換有多快?時間Totalcapacity樹脂100%再生開始失效泄漏Ions純?nèi)芤?%100%Operatingcapacity運行終點工作交換容量

工作交換容量永遠小于總交換容量工作交換容量與以下因素有關：樹脂選擇性再生轉(zhuǎn)型進水水質(zhì)流速總交換容量溫度床高樹脂的狀況因為：1離子交換樹脂沒有百分之一百再生轉(zhuǎn)型

2失效層不是很平坦工作交換容量失效層未失效層

0100失效層

,%層高交換層運行終點失效層

泄漏0100失效層

,%工作交換容量1.2eq/lresin交換層

典型的工作交換容量

樹脂種類工作交換容量再生劑用量

(克當量每升) %

弱酸樹脂

1.0-2.6105-115

強酸樹脂

0.8-1.3200-250

弱堿樹脂

0.9-1.1 120-125

強堿樹脂

0.3-0.7 200-300工作交換容量計算A=流量(噸/小時)B=運行時間(小時)C=離子濃度(克當量/噸)出水量=AxB工作交換容量

=

水量x離子濃度工作交換容量

=流量x

制水周期x離子濃度強酸陽離子交換樹脂

SO3HSO3HSO3HSO3HSO3HSO3H磺酸基AMBERJET1200H,AMBERLITEIR120H磺化磺酸化聚苯乙烯=強酸陽離子交換樹脂

(SAC)化學反應

強酸陽離子交換樹脂運行2R-SO3H+Ca------------>(R-SO3)2Ca+2H

2R-SO3H+Mg------------>(R-SO3)2Mg+2HR-SO3H+Na--------------->R-SO3Na+H再生(R-SO3)2Ca+2H--------------->2R-SO3H+Ca(R-SO3)2Mg+2H--------------->2R-SO3H+MgR-SO3Na+H--------------------->R-SO3H+Na+++++++++++++++++弱酸陽離子交換樹脂CHCH2CHCH2CHCH2COOHCOOHCOOHAMBERLITEIRC86化學反應

弱酸陽離子交換樹脂運行2R-COOH+Ca(HCO3)2-------->(R-COO)2Ca+H2CO3

2R-COOH+Mg(HCO3)2-------->(R-COO)2Mg+H2CO3

再生(R-COO)2Ca+2H+--------------->2R-COOH+Ca++(R-COO)2Mg+2H+--------------->2R-COOH+Mg++弱酸陽離子交換樹脂的特性氫型狀態(tài)下最穩(wěn)定對pH值低于5的水沒有活性高再生效率對兩價離子具有高親和力流速對交換能力影響大樹脂轉(zhuǎn)型膨脹率高使用弱酸陽離子交換樹脂的優(yōu)點高交換能力高再生效率低再生廢液可利用再生強酸陽離子樹脂的廢酸來再生只對中性及堿性水有效交換速度比強酸樹脂慢樹脂由氫型轉(zhuǎn)成鈉型膨脹率高樹脂不能去除所有陽離子

弱酸陽離子交換樹脂的缺點弱酸陽離子交換樹脂的再生

再生劑用量：過量約10%

再生劑濃度:鹽酸2to5%

硫酸0.5to0.7%

再生劑流速:HCl2to8BV/hr

硫酸15to25BV/hr

慢洗:以再生流速2BV

快洗:以運行流速2to12BV

最少接觸時間:30分鐘弱酸陽離子交換樹脂的

工作交換容量水的硬度與堿度比總陽離子量流速與水溫離子負荷與以下因素有關:苯乙烯系強堿I型樹脂CHCH2CHCH2CHCH2CH2CH2CH3CH3CH3N+Cl-CH3CH3CH3N+Cl-AMBERLITEIRA402Cl,AMBERJET4200Cl再生運行2R-NOH+SO4-------->(R-N)2SO4+2OHR-NOH+Cl-------->R-NCl+OH(R-N)2SO4+2OH-------->2R-NOH+R-NCl+OH

-------->R-NOH+ClSO4化學反應

弱堿陰離子交換樹脂

==______陰離子交換樹脂選型準則抗有機污染能力工作交換容量硅泄漏物理穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性硅污染高硅負荷PH低再生溫度低措施延長浸泡在溫氫氧化鈉溶液(50C)中的時間，可以有效的除去硅原因硅泄漏硅占總陰離子比例再生劑水平再生劑溫度再生劑流速運行流速運行溫度陽離子中鈉的泄漏量再生方式有機物對陰樹脂的影響淋洗時間逐漸延長電導率逐步增高PH逐漸降低到5.4-5.7過早的硅泄漏隨著時間交換容量降低苯乙烯系弱堿樹脂CH3CH2CHCHCH2CHCH2CH2CH2CH3N:CH3CH3N:AMBERLITEIRA96丙烯酸系陰樹脂CCHCH2CHONHCH2CH2NCH3CH3CH3Clor(CH3)2SO4CCHCH2CHONHCH2CH2N+CH3CH3CH3Cl-AMBERLITEIRA67AMBERLITEIRA458Cl------>2R-N+SO4+2H2O

+

H2O化學反應

弱堿陰離子交換樹脂運行

2R-N+2H+SO4-------->(R-NH)2SO4

R-N+H+Cl------->R-NH.Cl再生(R-NH)2SO4+2OH

R-NH.Cl+OH------>R-N+Cl==____++弱堿陰離子交換樹脂樹脂在鹽型時較穩(wěn)定僅能去除礦物酸高再生效率熱穩(wěn)定性好抗有機物污染流速對交換能力影響大弱堿陰離子交換樹脂的功能去除礦物酸保護強堿陰離子交換樹脂以免受有機物污染利用再生強堿陰離子樹脂的廢堿來再生弱堿陰離子交換樹脂的優(yōu)點高再生效率除礦物酸有高交換能力抗有機物污染低再生廢液可利用再生強堿陰樹脂的廢堿來再生弱堿陰離子交換樹脂的

工作交換容量

硫酸根與總礦物酸比二氧化碳濃度水溫運行時間與以下因素有關：離子交換系統(tǒng)離子交換系統(tǒng)

樹脂

設計設備操作進水出水理想的離子交換系統(tǒng)

出水水質(zhì)達到要求出水水量達到要求.

最低的操作成本最低的再生廢液量最高的再生效率最低的設備投資簡單又方便的操作可靠又不會出錯SACSBASCSBSBSBCO222CO2順利與逆流再生Regeneration(30minutes)Loading(5to24hours)RFR(conventionalholddown)CFRFeedwaterFeedwaterRegenerant水質(zhì)比較%ofrunNaleakagemeq/LAverageleakageCFR 0.04 = 5 礢/cmRFR 0.005 = 0.6 礢/cmRFR(conventionalholddown)CFR順流再生設備進水口Jetbreaker再生液入口樹脂床收集器出口自由空間視鏡人孔增強板排氣口氣頂壓設備制水再生再生劑收集器空氣入口雙層床弱堿樹脂強堿樹脂StratabedisatrademarkofRohmandHaas運行再生浮動床制水再生惰性樹脂樹脂無效空間無效空間進水再生劑清洗樹脂轉(zhuǎn)移口轉(zhuǎn)移口進料口出料口反洗口樹脂進口細顆粒出口小自由空間Amberpack樹脂柱反洗柱AnAmberpack?lineAmberpackisapatentandtrademarkofRohmandHaasWAC/SACWBA/SBASBA/SACThepolishingunitisanAmberpackaswell(Sandwichtype)AmberpackPerformanceWaterqualityConductivity 0.2to0.5礢/cmSilicaleakage 0.5to2.5礸/LPressuredropdata @27癈&210-260m3/hCationcolumn 46to60kPaAnioncolumn 65to80kPa混床制水再生NaOH進口NaOHandacidoutlet酸進口SACSBA混床:樹脂比例50:5034:6640:60SACSBASACSBASACSBA三層床TriobedisatrademarkofRohmandHaas在再生時可以看到三層床陰樹脂惰性樹脂陽樹脂NaOH進口NaOH&酸出口酸進口如何達成理想的離子交換系統(tǒng)

系統(tǒng)設計軟件-IXCALC

羅門哈斯均粒樹脂-AMBERJET

滿室床技術-AMBERPACK

羅門哈斯技術支持－－專業(yè)的建議

水處理常見問題

水量不足水質(zhì)達不到要求

產(chǎn)生問題的原因

設備的問題操作不當進水水質(zhì)變化離子交換樹脂的問題其他

采水量不足可能的原因進水水質(zhì)變化

樹脂流失不適當?shù)脑偕僮?/p>

再生劑用量再生流速再生液濃度再生溫度樹脂劣化偏流運行終點的判定

最常見的樹脂問題

樹脂破裂含水量增加污染中毒(有機物，鐵)化學劣化

鐵污染硫酸鈣沉淀氧化偏流強酸陽離子樹脂常遇問題弱酸陽離子交換樹脂常遇問題硫酸鈣沉淀進水水質(zhì)變化氧化偏流有機物污染強堿性交換能力喪失二氧化硅泄漏強堿陰離子交換樹脂常遇問題樹脂在反洗時流失二氧化硅沉淀慢洗時間過長弱堿陰離子交換樹脂常遇問題如何達到低硅泄漏量選用苯乙烯系強堿I型陰離子樹脂采用逆流方式再生使用高再生劑量提高再生溫度每升強堿陰離子樹脂的硅負荷以不超過12克為原則讓陽塔鈉離子泄漏量降低熱降解反應水中溶解的雜質(zhì)Cations AnionsCa ClMg SO4Na HCO3K CO3SiO2CO2++++++______進水水質(zhì)分析進水陰陽離子必須平衡需要有各陽離子和陰離子單獨的數(shù)據(jù)陽離子數(shù)據(jù)應包括鈣、鎂、鈉和鉀陰離子樹脂應包括氯、硫酸根、硝酸根和碳酸氫根進水水質(zhì)分析硅在中性水中為非游離狀態(tài)。它不影響離子平衡。當水的pH接近中性時，重碳酸氫根的含量接近m-堿度。當pH值低于7或高于7.6時，應給出游離二氧化碳和p-堿度的值。因其影響陰離子的選擇，應給出進水中的有機物含量系統(tǒng)選擇取決于：進水水質(zhì)要求的出水水質(zhì)流速投資額離子交換系統(tǒng)的進展順利再生系統(tǒng)逆流再生系統(tǒng)

水頂壓氣頂壓緊密床逆流再生系統(tǒng)

浮動床

UpCoReAmberpack陽離子交換樹脂的再生單獨的SAC

HCl:50to60g/LSAC,濃度5%

H2S4:60to75g/LSAC

開始一半濃度為1.5%

后一半為3.0%WAC/SAC配合

WAC只需過量10%的酸全部陽離子再生比率為103%到108%.再生陰離子交換樹脂僅使用SBA

NaOH:30to50g/L,濃度4%WBA/SBA配合使用

WBA僅需25%過量堿總陰離子再生比率為110%to115%.硬度總硬度:Ca++&Mg++暫時硬度:與重碳酸鹽有關的硬度永久硬度:總硬度減去暫時硬度

注意:*弱酸樹脂去除暫時硬度效果很好**永久硬度和鈉離子僅能通過強酸陽離子去除。軟化采用鈉型強酸陽離子交換樹脂采用氯化鈉作再生劑(建議采用10%NaCl溶液作再生劑可以達到最佳運行效果)堿度

P-堿度=[OH]+1/2[CO3]M-堿度=[OH]+[CO3]+[HCO3]

注意:1.當P-Alk為0，M-Alk等于碳酸氫堿度.

沒有OH&碳酸根存在. 2.當P-Alk等于1/2M-Alk

，M-Alk等于碳酸根。沒有OH&碳酸根存在.3.當P-Alk等于M-Alk，僅有OH存在

4.OH和HCO3不能共存。碳酸根和二氧化碳不能共存。_酸－堿指示劑pH范圍

指示劑

顏色變化3.2-4.4甲基橙紅-黃8.2-10.0酚酞無色-粉紅WACSACWBASBA典型DI布置AcidCausticDegasifier除鹽Ion

WACSACDGWBASBACaMgNaHSO4Cl _HCO3CO2SiO26040500403080010

PPM

101050