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(tuán)、凡帶有酸性活性基團(tuán), ,能與水中陽離子進(jìn)行交換反應(yīng)的稱陽離子能與水中陽離子進(jìn)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(tuán)凡帶有堿性活性基團(tuán), ,能與水中陰離子進(jìn)行交換反應(yīng)的稱能與水中陰離子進(jìn)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(tuán)上按活性基團(tuán)上H H+ +或或OHOH- - 電離的強(qiáng)弱程度，又可分為強(qiáng)酸性陽離子交電離的強(qiáng)弱程度，又可分為強(qiáng)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(qiáng)堿性強(qiáng)堿性陰離子

2、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?？煞譃槟z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(dāng)浸入水中呈濕態(tài)時(shí)，它們才顯示出來。下，這些網(wǎng)孔并不存在，當(dāng)浸入水中

3、呈濕態(tài)時(shí)，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(diǎn)：抗氧化）。大孔樹脂的優(yōu)點(diǎn)：抗氧化能力較強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度較高。能力較強(qiáng)，機(jī)械強(qiáng)度較高。第一位數(shù)字代表產(chǎn)品分類（活性基團(tuán)），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(tuán)），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0123456活性基活性基團(tuán)團(tuán)強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性

4、弱酸性弱酸性強(qiáng)堿性強(qiáng)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0017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(yùn)行過程離子交換器的運(yùn)行過程R R2 2CaCaRNaRNaRHRH進(jìn)水進(jìn)水出水出水R R2 2MgMgRNaRNaCaCa2+2+ MgMg2+2+NaNa+ + H H+ +Na+ 離子濃度達(dá)到規(guī)定值離子濃度達(dá)到規(guī)定值時(shí)，即運(yùn)行終止。（樹脂失效）時(shí)，即

5、運(yùn)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(shí)稱為鹽耗用食鹽再生時(shí)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/(Cj-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

6、純再生劑的質(zhì)量 CjCj- -進(jìn)水離子濃度進(jìn)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(shí)際用純再生劑的實(shí)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(jìn)水裝置（布水器）進(jìn)水裝置（布水器）

7、均勻分布進(jìn)水，收集反洗水。均勻分布進(jìn)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(yùn)行中的交換反應(yīng)及水質(zhì)變化運(yùn)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(qiáng)酸性陽樹脂的活性基團(tuán)與水中主

8、要陽離子交換反應(yīng)強(qiáng)酸性陽樹脂的活性基團(tuán)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)變成相，中性鹽轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的強(qiáng)酸。應(yīng)的強(qiáng)酸。5.25.2運(yùn)行中的交換反應(yīng)及水質(zhì)變化運(yùn)行中的交換反應(yīng)及水質(zhì)變化 在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于樹脂對在實(shí)際運(yùn)行過程

9、中，由于樹脂對NaNa 的選擇型的選擇型最小，因此，當(dāng)出水中殘留的鈉離子濃度增加最小，因此，當(dāng)出水中殘留的鈉離子濃度增加時(shí)，即為陽離子交換樹脂失效。時(shí)，即為陽離子交換樹脂失效。電導(dǎo)率強(qiáng)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(qiáng)堿OH交換器是用來除去水中以外所有陰離子的。強(qiáng)堿OH交換器總是設(shè)置在H交換器和除碳器之后，此時(shí)水中陰離子以酸的形式存在，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 + 2H2

10、O ROH + H2CO3 RHCO3 + H2O ROH + H2SiO3 RHSiO3 + H2O PH通過水量水質(zhì)電導(dǎo)率SiO2Na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(gè)交換器中合在同一個(gè)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(qiáng)

11、酸強(qiáng)堿混床強(qiáng)酸強(qiáng)堿混床強(qiáng)酸弱堿混床強(qiáng)酸弱堿混床弱酸強(qiáng)堿混床弱酸強(qiáng)堿混床弱酸弱堿混床弱酸弱堿混床陽樹脂陽樹脂強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性弱酸性弱酸性弱酸性弱酸性陰樹脂陰樹脂強(qiáng)堿性強(qiáng)堿性弱堿性弱堿性強(qiáng)堿性強(qiáng)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 O2 2 （mg/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

12、中的陰離子和陽離子幾乎同時(shí)發(fā)生離子交換中的陰離子和陽離子幾乎同時(shí)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(jìn)行的比較徹底換反應(yīng)進(jìn)行的比較徹底. . 混合床內(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(diǎn)混合除鹽特點(diǎn) 運(yùn)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(yùn)行對出水水質(zhì)影

13、響較小。 運(yùn)行終點(diǎn)明顯。臨近失效時(shí)電導(dǎo)上升明顯。 缺點(diǎn)：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(yùn)行一段時(shí)間后，失去交換能力，需進(jìn)行再生。再生時(shí)采混床內(nèi)的離子交換樹脂經(jīng)運(yùn)行一段時(shí)間后，失去交換能力，需進(jìn)行再生。再生時(shí)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(dāng)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(dāng)提高再生劑的用量、再生液的濃度

14、，延長再生時(shí)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(shí)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(dá)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(dá)不到鍋爐水質(zhì)要求, ,用混床單用混床單獨(dú)除鹽受進(jìn)水水質(zhì)影響?yīng)毘}受進(jìn)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

15、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(jìn)水碳酸鹽硬度大于進(jìn)水碳酸鹽硬度大于3 3m m mol/Lmol/L3 3H-C-OH-H-OH- H/OHH-C-OH-H-OH- H/OH0.20.2

16、0.020.02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(jìn)水強(qiáng)酸陰離子大于進(jìn)水強(qiáng)酸陰離子大于2 2m m mol/Lmol/L或進(jìn)水有機(jī)物較高或進(jìn)水有機(jī)物較高5 5Hw-H-C- Hw-H-C- OhwOhw- OH- H/OH- OH- H/OH0.20.20.020.02進(jìn)水堿度硬度都高進(jìn)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(dāng)嚴(yán)重的備和管道的腐蝕是相當(dāng)嚴(yán)重的, ,為保證水處理系統(tǒng)的安全運(yùn)為保證水處理系統(tǒng)的安全運(yùn)行行. .需根據(jù)設(shè)備的用途需根據(jù)設(shè)備的用途, ,運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)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(qiáng)弱質(zhì)的腐蝕性強(qiáng)弱, ,環(huán)境影響環(huán)境影響, ,防腐經(jīng)濟(jì)性等因素選擇相適應(yīng)防腐經(jīng)濟(jì)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(jìn)行防腐與防腐工藝對系統(tǒng)進(jìn)行防腐.