第十二章 離子交換

1、2 離子交換樹(shù)脂1） 分類(lèi)3含水率 樹(shù)脂的含水率以每克樹(shù)脂（在水中充分膨脹）所含水分的百分比（約50%） 樹(shù)脂的含水率相應(yīng)地反映了樹(shù)脂網(wǎng)架中的孔隙率4溶脹性 干樹(shù)脂+水濕樹(shù)脂 體積脹大 絕對(duì)溶脹度選擇系數(shù)大于1，說(shuō)明該樹(shù)脂對(duì)B+的親合力大與對(duì)A+的親合力，即有利于進(jìn)行離子交換反應(yīng)。 選擇系數(shù)用離子濃度分率表示： 膜擴(kuò)散和孔道擴(kuò)散何者影響最大？何者為控制步？ 慢者控制離子交換反應(yīng)的速度(1) 濃度：濃度大于0.1mol/l時(shí)，孔道擴(kuò)散為控制步濃度小于0.003mol/l時(shí)，膜擴(kuò)散成為控制步介于中間則取決于具體情況(2) 流速或攪拌速率： 大，則水膜薄膜擴(kuò)散快但孔隙擴(kuò)散基本不受影響(3) 樹(shù)脂粒徑

2、：膜擴(kuò)散，速度與粒徑成反比孔道擴(kuò)散，速度與粒徑次方成反比(4) 交聯(lián)度：交聯(lián)度對(duì)于孔道擴(kuò)散影響比對(duì)膜擴(kuò)散更為顯 著鈉離子交換器順流、逆流再生鹽耗量和出水水質(zhì)鈉離子交換器順流、逆流再生鹽耗量和出水水質(zhì)CO2具有腐蝕性，并增加強(qiáng)堿樹(shù)脂負(fù)荷，且一般為H床后 ：2構(gòu)造和計(jì)算： 1） 構(gòu)造：求F瓷環(huán)面積（1）求體積V VF/E（）風(fēng)量 2030 m3/ m3（水） 瓷環(huán)阻力0.30.5 KPam，據(jù)風(fēng)量，風(fēng)壓選風(fēng)機(jī) 其它局部阻力0.4 KPa 結(jié)論： K解析系數(shù)，溫度高則其值大，CO2溶解度低，冬天鼓熱風(fēng) 水封高度大于風(fēng)壓 進(jìn)風(fēng)口高于水面距離25cm，伸入內(nèi)壁，防止水濺入風(fēng)口 通風(fēng)管有一定坡向水面的坡度

3、 防止出水管不通，使水漫入鼓風(fēng)機(jī) 設(shè)備防腐 當(dāng)清洗水排水溶解固體等于進(jìn)水總?cè)芙夤腆w時(shí)，將清洗水循環(huán)回收。清洗水回收，剛洗好，就是因?yàn)闃?shù)脂受到污染RCOONa+ H2ORCOOH+NaOH（剛開(kāi)始出水時(shí)，電導(dǎo)率會(huì)增加，所以需連續(xù)清洗，知道出水達(dá)到要求，這就是清洗水回收階段）6）除Si求： 出水呈酸性； 進(jìn)水漏鈉量低； 再生條件高，提高溫度至（40-500C）有利于再生的進(jìn)行。事實(shí)上脫氣放在后面是因?yàn)椴捎肗aCO3，NaHCO3再生時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO2氣體，否則采用NaOH再生時(shí)可放在前面后面都行。 出水呈酸性 66.8 . 不能除Si . 電阻率 5104達(dá)不到脫鹽的標(biāo)準(zhǔn)適合于原水強(qiáng)酸陰離子含量較大

4、H2SO4 弱堿用于去除強(qiáng)酸陰離子 HCl 強(qiáng)堿用于去除Si SiO32- 采用串聯(lián)再生法，用NaOH再生，可適當(dāng)提高溫度。步驟：1、反洗分層 2、陰樹(shù)脂再生 3、陰樹(shù)脂正洗 4、陽(yáng)樹(shù)脂再生 5、陽(yáng)樹(shù)脂清洗 6、混合 7、最后正洗至PH7，電阻率大于5105cm，即可運(yùn)行。 3). 高純水制備與終端處理： 強(qiáng)酸脫氣強(qiáng)堿混合床系統(tǒng) 使用前終端處理有：紫外線，精制混床，超濾。3.氫型精處理器：強(qiáng)酸脫氣強(qiáng)堿強(qiáng)酸能徹底去除Na，出水水質(zhì)好，流速高 100m/h不能除Si，因而只有復(fù)床出水水質(zhì)達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，取代混合床提純水質(zhì)。4.離子交換雙層床： 陽(yáng)離子交換雙層床陰離子交換雙層床 1) 陽(yáng)離子交換雙層

5、床采用逆流再生，耗酸量相當(dāng)于全部是陽(yáng)樹(shù)脂來(lái)說(shuō)從3倍降到1.1倍理論值。 適應(yīng)于：原水硬度=堿度的水，或硬度略大于堿度的水。 2) 陰離子交換雙層床（1）. 逆流再生，堿耗量低，理論值的1.1倍。強(qiáng)堿是理論值的34倍（2）. 交換容量提高，出水量增加。（3）.適應(yīng)的含鹽量范圍可提高。（4）.出水水質(zhì)好。 缺點(diǎn)：要求再生條件嚴(yán)格，否則會(huì)出現(xiàn)如下現(xiàn)象，大量膠體硅（甚至膠凍）聚積在弱堿樹(shù)脂上，使出水水質(zhì)嚴(yán)重惡化。 原因：再生時(shí)：下層強(qiáng)堿樹(shù)脂：在NaOH存在的情況下，以Na2SiO3，Na2CO3存在。 2R-NH3Cl + Na2SiO3 2R-NH3OH+2NaCl+H2SiO3 2R-NH3Cl

6、+ Na2CO3 2R-NH3OH+2NaCl+H2CO3 從而使PH值下降，出現(xiàn)大量H2SiO3, 從而析出膠體硅,粘附在弱堿樹(shù)脂上,故對(duì)再生條件要求嚴(yán)格.立即再生, 否則強(qiáng)堿性樹(shù)脂硅酸發(fā)生聚合,會(huì)污染強(qiáng)堿性樹(shù)脂加熱再生,400堿液 (避免產(chǎn)生膠體硅,降低出水硅含量)先低濃度后高濃度 1%3%堿液或(2% 快慢) 思考題思考題1、與順流再生相比，逆流再生為何能使離子交換出水水質(zhì)顯著提高？2、實(shí)現(xiàn)逆流再生的關(guān)鍵是什么？3、為什么說(shuō)在HtHc的條件下，經(jīng)H離子交換（到硬度開(kāi)始泄漏）的周期出水平均強(qiáng)酸酸度在數(shù)值上與原水Hn相當(dāng)？此時(shí)HNa離子交換系統(tǒng)的QH和QNa表達(dá)式為何？若原水堿度大于硬度，情況又是如何？4、在離子交換除鹽系統(tǒng)中，陽(yáng)床、陰床、混合床和除二氧化碳器的前后位置的布置應(yīng)如何考慮？試說(shuō)明理由。 3、在固定床逆流再生中，用工業(yè)鹽酸再生強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。若工業(yè)鹽酸中HCl含量為31%，而HCl含量為3%，試估算強(qiáng)酸樹(shù)脂的極限再生度4、試說(shuō)明離子交換混合