離子交換除鹽課件

1、 一、離子交換樹脂一、離子交換樹脂 1-1- 1 1、凡帶有酸性活性基團、凡帶有酸性活性基團, ,能與水中陽離子進行交換反應(yīng)的稱陽離子能與水中陽離子進行交換反應(yīng)的稱陽離子 交換樹脂交換樹脂; ;凡帶有堿性活性基團凡帶有堿性活性基團, ,能與水中陰離子進行交換反應(yīng)的稱能與水中陰離子進行交換反應(yīng)的稱 陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂. . 按活性基團上按活性基團上H H+ +或或OHOH- - 電離的強弱程度，又可分為強酸性陽離子交 電離的強弱程度，又可分為強酸性陽離子交 換樹脂（如換樹脂（如RSORSO3 3H H，），）和弱酸性陽離子交換樹脂（如和弱酸性陽離子交換樹脂（如RCOOHRCOOH）;強

2、堿性強堿性 陰離子交換樹脂（陰離子交換樹脂（R NOH R NOH ）和弱堿性陰離子交換樹脂）和弱堿性陰離子交換樹脂(R NHOH ).(R NHOH ). 2.2.按合成離子交換樹脂的單體種類不同，可分為苯乙烯系、丙烯酸按合成離子交換樹脂的單體種類不同，可分為苯乙烯系、丙烯酸 系。系。 3.3.按離子交換樹脂的孔型不同。可分為凝膠型和大孔型兩大類。按離子交換樹脂的孔型不同?？煞譃槟z型和大孔型兩大類。 凝膠型樹脂的網(wǎng)孔很小，平均孔徑凝膠型樹脂的網(wǎng)孔很小，平均孔徑1-1-2nm2nm，且大小不一。在干的狀態(tài)，且大小不一。在干的狀態(tài) 下，這些網(wǎng)孔并不存在，當浸入水中呈濕態(tài)時，它們才顯示出來。下，

3、這些網(wǎng)孔并不存在，當浸入水中呈濕態(tài)時，它們才顯示出來。 大孔型樹脂具有永久性網(wǎng)孔。無論在干態(tài)或濕態(tài)都存在比凝膠樹脂大孔型樹脂具有永久性網(wǎng)孔。無論在干態(tài)或濕態(tài)都存在比凝膠樹脂 更多更大的孔（孔徑一般在更多更大的孔（孔徑一般在20-100nm20-100nm）。大孔樹脂的優(yōu)點：抗氧化）。大孔樹脂的優(yōu)點：抗氧化 能力較強，機械強度較高。能力較強，機械強度較高。 第一位數(shù)字代表產(chǎn)品分類（活性基團），第二位數(shù)字代表骨架（單體）第一位數(shù)字代表產(chǎn)品分類（活性基團），第二位數(shù)字代表骨架（單體） 組成，第三位數(shù)字為順序號。交聯(lián)度值可在型號后用組成，第三位數(shù)字為順序號。交聯(lián)度值可在型號后用號表示。號表示。 代號0

4、123456 活性基活性基 團團 強酸性強酸性弱酸性弱酸性強堿性強堿性弱堿性弱堿性螯合性螯合性兩性兩性氧化還氧化還 原性原性 代號0123456 骨架類別骨架類別苯乙烯系苯乙烯系丙烯酸系丙烯酸系酚醛系酚醛系環(huán)氧系環(huán)氧系乙烯吡啶乙烯吡啶 系系 脲醛系脲醛系氯乙烯系氯乙烯系 0 017 濕視密度濕視密度 濕視密度濕視密度 = = 3-33-3樹脂在貯存中應(yīng)注意的問題樹脂在貯存中應(yīng)注意的問題 4 4離子交換器的運行過程離子交換器的運行過程 R R2 2CaCa RNaRNa RHRH 進水進水 出水出水 R R2 2MgMg RNaRNa CaCa2+ 2+ MgMg2+ 2+ NaNa+ + H

5、H+ + Na+ 離子濃度達到規(guī)定值離子濃度達到規(guī)定值 時，即運行終止。（樹脂失效）時，即運行終止。（樹脂失效） 4-1交換器出水的水質(zhì)變化交換器出水的水質(zhì)變化 4-24-2離子交換器的再生過程離子交換器的再生過程 4-2. 4-2. 離子交換器的再生步驟離子交換器的再生步驟 4.34.3影響再生效果的因素影響再生效果的因素 再生劑的單耗再生劑的單耗. .是指恢復(fù)交換劑是指恢復(fù)交換劑1 1摩爾的交換容量摩爾的交換容量, ,所消耗所消耗 再生劑的克數(shù)再生劑的克數(shù). .用食鹽再生時稱為鹽耗用食鹽再生時稱為鹽耗, ,用鹽酸再生稱用鹽酸再生稱 為酸耗為酸耗. . 符號符號W.W. W= W= G/(C

6、j-Cc)VG/(Cj-Cc)V g/moLg/moL G- G-再生一次所用純再生劑的質(zhì)量再生一次所用純再生劑的質(zhì)量 CjCj- -進水離子濃度進水離子濃度 Cc- Cc-出水離子濃度出水離子濃度 比耗比耗. .是指恢復(fù)樹脂是指恢復(fù)樹脂1 1摩爾的交換容量摩爾的交換容量, ,實際用純再生劑的實際用純再生劑的 量與理論量之比量與理論量之比. .也即再生劑用量為樹脂工作交換容量也即再生劑用量為樹脂工作交換容量 理論量的倍數(shù)理論量的倍數(shù). .符號符號R R M- M-再生劑的摩爾質(zhì)量再生劑的摩爾質(zhì)量g/moLg/moL 再生劑的比耗總是大于再生劑的比耗總是大于1.1. 4-44-4離子交換設(shè)備離子

7、交換設(shè)備 陰（陽）離子交換床主體陰（陽）離子交換床主體 結(jié)構(gòu)圖：結(jié)構(gòu)圖： 1 1）進水裝置（布水器）進水裝置（布水器） 均勻分布進水，收集反洗水。均勻分布進水，收集反洗水。 2 2）中排裝置）中排裝置 均勻排出再生液，防止樹脂均勻排出再生液，防止樹脂 亂層，流失。亂層，流失。 3 3）出水裝置）出水裝置 均勻收集處理好的水，均勻均勻收集處理好的水，均勻 分布反洗水。分布反洗水。 4 4）壓脂層）壓脂層 截留水中的懸浮物質(zhì)，防止截留水中的懸浮物質(zhì)，防止 樹脂在逆流再生過程中亂層。樹脂在逆流再生過程中亂層。 4-54-5離子交換器管道閥門布置圖離子交換器管道閥門布置圖 5.25.2運行中的交換反應(yīng)

8、及水質(zhì)變化運行中的交換反應(yīng)及水質(zhì)變化 （1）.H型交換器中的交換反應(yīng)及水質(zhì)變化型交換器中的交換反應(yīng)及水質(zhì)變化。 強酸性陽樹脂的活性基團與水中主要陽離子交換反應(yīng)強酸性陽樹脂的活性基團與水中主要陽離子交換反應(yīng) 為：為： 2RH + Ca(HCO3)2 R2Ca + 2H2CO3 2RH + Mg(HCO3)2 R2Mg + 2H2CO3 2RH + Na2SO4 R2Na + 2H2SO4 RH + NaCl R2Na + HCl 經(jīng)經(jīng)HH離子交換后，水中的各種陽離子都被交換成離子交換后，水中的各種陽離子都被交換成 ， 其中的碳酸鹽轉(zhuǎn)變成弱酸其中的碳酸鹽轉(zhuǎn)變成弱酸H2CO3H2CO3，中性鹽轉(zhuǎn)變成

9、相，中性鹽轉(zhuǎn)變成相 應(yīng)的強酸。應(yīng)的強酸。 5.25.2運行中的交換反應(yīng)及水質(zhì)變化運行中的交換反應(yīng)及水質(zhì)變化 在實際運行過程中，由于樹脂對在實際運行過程中，由于樹脂對NaNa 的選擇型的選擇型 最小，因此，當出水中殘留的鈉離子濃度增加最小，因此，當出水中殘留的鈉離子濃度增加 時，即為陽離子交換樹脂失效。時，即為陽離子交換樹脂失效。 電導(dǎo)率 強酸酸度 通過水量 水 質(zhì) Na （2）OH型交換器中的交換反型交換器中的交換反 應(yīng)應(yīng) 及水質(zhì)變化及水質(zhì)變化。 在一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)中，強堿OH交 換器是用來除去水中以外所有陰 離子的。強堿OH交換器總是設(shè)置在H 交換器和除碳器之后，此時水中陰 離子以酸的形式存

10、在，其交換反應(yīng) 為： （2）OH型交換器中的交換反應(yīng)型交換器中的交換反應(yīng) 及水質(zhì)變化及水質(zhì)變化。 ROH + HCl RCl + H2O 2ROH + H2SO4 R2SO4 + 2H2O ROH + H2CO3 RHCO3 + H2O ROH + H2SiO3 RHSiO3 + H2O PH 通過水量 水 質(zhì) 電導(dǎo)率 SiO2 Na 大氣式除碳器大氣式除碳器 5.6混合床除鹽混合床除鹽 所謂混合床就是將陰、陽兩種樹脂按一定比例均勻混所謂混合床就是將陰、陽兩種樹脂按一定比例均勻混 合在同一個交換器中合在同一個交換器中, ,水通過混合床就能完成許多級陰、水通過混合床就能完成許多級陰、 陽離子交換

11、過程陽離子交換過程. . 根據(jù)陰、陽離子交換樹脂的不同性能根據(jù)陰、陽離子交換樹脂的不同性能, ,組成的不同類型組成的不同類型 的混合床的混合床, ,其出水水質(zhì)是不同的其出水水質(zhì)是不同的. . 混床類別混床類別強酸強堿混床強酸強堿混床強酸弱堿混床強酸弱堿混床弱酸強堿混床弱酸強堿混床弱酸弱堿混床弱酸弱堿混床 陽樹脂陽樹脂強酸性強酸性強酸性強酸性弱酸性弱酸性弱酸性弱酸性 陰樹脂陰樹脂強堿性強堿性弱堿性弱堿性強堿性強堿性弱堿性弱堿性 出 水 電 導(dǎo) 率出 水 電 導(dǎo) 率 （SS/cm/cm） 0.10.11 110101 110010010001000 出 水出 水 S i OS i O 2 2 （m

12、g/Lmg/L） 0.02 0.020.10.1 不變不變0.020.020.150.15 不變不變 5.6.15.6.1混床除鹽原理混床除鹽原理 在混合床中陰陽離子交換樹脂均勻混合在混合床中陰陽離子交換樹脂均勻混合, ,水水 中的陰離子和陽離子幾乎同時發(fā)生離子交換中的陰離子和陽離子幾乎同時發(fā)生離子交換 反應(yīng)反應(yīng), ,床層中經(jīng)過陽樹脂交換反應(yīng)生成的床層中經(jīng)過陽樹脂交換反應(yīng)生成的 和經(jīng)過陰樹脂交換反應(yīng)生成的和經(jīng)過陰樹脂交換反應(yīng)生成的OHOH 在床層內(nèi)在床層內(nèi) 立即發(fā)生中和反應(yīng)立即發(fā)生中和反應(yīng), ,消除了反離子的干擾消除了反離子的干擾, ,交交 換反應(yīng)進行的比較徹底換反應(yīng)進行的比較徹底. . 混合

13、床內(nèi)陽陰兩種樹脂的體積比約為混合床內(nèi)陽陰兩種樹脂的體積比約為1:2.1:2. 混合除鹽特點混合除鹽特點 運行流速高40-60m/h. 出水水質(zhì)優(yōu)良：電導(dǎo)率0.2us/cm ， SiO220ug/L。 出水水質(zhì)水質(zhì)穩(wěn)定。 間斷運行對出水水質(zhì)影響較小。 運行終點明顯。臨近失效時電導(dǎo)上升明顯。 缺點：樹脂交換容量的利用率低，樹脂損耗率 大，再生操作復(fù)雜。再生劑耗量較高。 5.6.2混床再生混床再生 混床內(nèi)的離子交換樹脂經(jīng)運行一段時間后，失去交換能力，需進行再生。再生時采混床內(nèi)的離子交換樹脂經(jīng)運行一段時間后，失去交換能力，需進行再生。再生時采 用一定濃度的酸、堿溶液，逆向流經(jīng)失效的陽、陰樹脂，使之重新

14、恢復(fù)交換能力。用一定濃度的酸、堿溶液，逆向流經(jīng)失效的陽、陰樹脂，使之重新恢復(fù)交換能力。 離子交換樹脂的再生完成程度與樹脂產(chǎn)水量、工作周期密切相關(guān)，適當提高再離子交換樹脂的再生完成程度與樹脂產(chǎn)水量、工作周期密切相關(guān)，適當提高再 生劑的用量、再生液的濃度，延長再生時間，保持還原再生過程溶液流速的穩(wěn)定，生劑的用量、再生液的濃度，延長再生時間，保持還原再生過程溶液流速的穩(wěn)定， 有利于提高再生樹脂完成程度。有利于提高再生樹脂完成程度。 5.6.35.6.3離子交換除鹽系統(tǒng)離子交換除鹽系統(tǒng) 采用一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)產(chǎn)水質(zhì)量達不到鍋爐水質(zhì)要求采用一級復(fù)床除鹽系統(tǒng)產(chǎn)水質(zhì)量達不到鍋爐水質(zhì)要求, ,用混床單用混床單

15、獨除鹽受進水水質(zhì)影響?yīng)毘}受進水水質(zhì)影響, ,周期產(chǎn)水量太小周期產(chǎn)水量太小. .將兩者串聯(lián)組合使用可將兩者串聯(lián)組合使用可 發(fā)揮最佳效能發(fā)揮最佳效能. .這種除鹽系統(tǒng)就稱為一級復(fù)床加混床除鹽這種除鹽系統(tǒng)就稱為一級復(fù)床加混床除鹽. . 根據(jù)樹脂的不同性質(zhì)根據(jù)樹脂的不同性質(zhì), ,一級復(fù)床加混床除鹽系統(tǒng)有多種組合形式一級復(fù)床加混床除鹽系統(tǒng)有多種組合形式. . 序號序號系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成出水出水 水質(zhì)水質(zhì)適用情況適用情況 電導(dǎo)率電導(dǎo)率 (25(25，SS/cm) /cm) SiOSiO2 2 （mg/Lmg/L） 1 1H-C-OH-H/OHH-C-OH-H/OH0.20.20.020.02高壓及以上汽包

16、爐高壓及以上汽包爐 2 2Hw-H-C-OH- H/OHHw-H-C-OH- H/OH0.20.20.020.02進水碳酸鹽硬度大于進水碳酸鹽硬度大于3 3m m mol/Lmol/L 3 3H-C-OH-H-OH- H/OHH-C-OH-H-OH- H/OH0.20.20.020.02高含鹽量水高含鹽量水 4 4H-C-H-C-OhwOhw - H/OH - H/OH0.20.20.050.05進水強酸陰離子大于進水強酸陰離子大于2 2m m mol/Lmol/L或進水有機物較高或進水有機物較高 5 5Hw-H-C- Hw-H-C- OhwOhw- OH- H/OH- OH- H/OH0.2

17、0.20.020.02進水堿度硬度都高進水堿度硬度都高 6 6RO- H/OHRO- H/OH0.10.10.020.02較高含鹽量的水較高含鹽量的水 7.7.RO- H-C-OH-H/OHRO- H-C-OH-H/OH0.10.10.020.02高含鹽量水和苦咸水高含鹽量水和苦咸水 5.6.45.6.4水處理系統(tǒng)的防腐水處理系統(tǒng)的防腐 水處理系統(tǒng)中酸和酸性水以及其它侵蝕性介質(zhì)對水處理設(shè)水處理系統(tǒng)中酸和酸性水以及其它侵蝕性介質(zhì)對水處理設(shè) 備和管道的腐蝕是相當嚴重的備和管道的腐蝕是相當嚴重的, ,為保證水處理系統(tǒng)的安全運為保證水處理系統(tǒng)的安全運 行行. .需根據(jù)設(shè)備的用途需根據(jù)設(shè)備的用途, ,運行狀態(tài)運行狀態(tài), ,材料的耐蝕性材料的耐蝕性, ,所接觸介所接觸介 質(zhì)的腐蝕性強弱質(zhì)的腐蝕性強弱, ,環(huán)境影響環(huán)境影響, ,防腐經(jīng)濟性等因素選擇相適應(yīng)防腐經(jīng)濟性等因素選擇相適應(yīng) 的防腐材料的防腐材料, ,與防腐工藝對系統(tǒng)進行防腐與防腐工藝對系統(tǒng)