離子交換基本原理和計(jì)算方法

1、離子交換基本原理和計(jì)算方法12.1 離子交換基本原理12.2 離子交換軟化方法與系統(tǒng)12.3 離子交換軟化設(shè)備及其計(jì)算12.4 離子交換除鹽方法與系統(tǒng)12.1 離子交換基本原理離子交換樹脂的類型及命名 離子交換樹脂的類型2 離子交換樹脂1） 分類2） 結(jié)構(gòu)3 磺化煤：兼有強(qiáng)酸性和弱酸性兩種活性基團(tuán)的陽(yáng)離子交換劑分類名稱 12.1.1.2 命名 離子交換樹脂的基本性能 1 外觀 粒徑1.2mm 乳白、淡黃、棕褐色等 不透明或半透明球狀顆粒 2交聯(lián)度：以710%為宜3含水率 樹脂的含水率以每克樹脂（在水中充分膨脹）所含水分的百分比（約50%） 樹脂的含水率相應(yīng)地反映了樹脂網(wǎng)架中的孔隙率4溶脹性 干

2、樹脂+水濕樹脂 體積脹大 絕對(duì)溶脹度5密度6.有效PH值范圍 由于樹脂活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、弱酸、弱堿性，水的pH值勢(shì)必對(duì)其交換容量產(chǎn)生影響。表12.1 各種類型樹脂有效pH值范圍樹脂類型強(qiáng)酸性弱酸性強(qiáng)堿性弱堿性有效pH值范圍11451411207離子交換平衡選擇系數(shù)大于1，說(shuō)明該樹脂對(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：二階對(duì)一階離子交換反應(yīng)通式為：離子交換速度 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：濃度大于時(shí)，孔道擴(kuò)散為控制步濃度小于時(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

3、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) 樹脂粒徑：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12.1.5 樹脂層離子交換過(guò)程樹脂的再生再生液與水流方向相同1順流再生特點(diǎn)： 上部再生程度高，下部差，越是下部越差 再生劑耗量大，23倍理論值時(shí)，效果仍不理想 出水剩余硬度高 交換器失效早，降低工作效率，工作交換容量降低 適合于硬度較低的場(chǎng)合2逆流再生再生液飽和程度 特點(diǎn)： 再生效果好，耗量可降低20%以上 低 出水水質(zhì)明顯提高 原水水質(zhì)適應(yīng)范圍擴(kuò)大，對(duì)硬度較高原水仍能保 證出水水質(zhì) 中 再生廢液中再生劑有效

4、濃度低 工作交換容量提高 高 操作較復(fù)雜從而使底部再生效果好及劑量低等3移動(dòng)床：再生液向下流，水流向上流的方式適用：處理水量穩(wěn)定，且不間斷運(yùn)行12.2 離子交換軟化方法與系統(tǒng) 離子交換軟化系統(tǒng)選擇 1Na離子交換軟化法2H離子交換軟化法3HNa串聯(lián)及并聯(lián)： 并聯(lián)：離子交換樹脂的交換容量1交換容量： 1）全交換容量（1）定義：一定量的樹脂所具有的活性基團(tuán)或可交換離子的總量代表交換能力的大小 （2）測(cè)定方法：滴定測(cè)定與理論上計(jì)算離子交換軟化設(shè)備及其計(jì)算逆流再生固定床再生液飽和程度 特點(diǎn)： 再生效果好，耗量可降低20%以上 低 出水水質(zhì)明顯提高 原水水質(zhì)適應(yīng)范圍擴(kuò)大，對(duì)硬度較高原水仍能保證出 水水質(zhì)

5、 中 再生廢液中再生劑有效濃度低 工作交換容量提高 高 操作較復(fù)雜從而使底部再生效果好及劑量低等 為何能降低出水硬度（以H型樹脂與含鈉鹽進(jìn)行交換為例，即能降低鈉的泄漏） 逆流再生操作步驟： 小反洗 放水 頂壓 使床不亂 （為何需頂壓，順流時(shí)是否需頂壓） 進(jìn)再生液 逆向沖洗 （軟化水，流速57m/h） 正洗為何需軟化水逆向沖洗：逆流再生要用軟化水清洗，否則底層已再生好的樹脂在清洗過(guò)程中又被消耗，導(dǎo)致出水質(zhì)量下降，失去了逆流再生的特點(diǎn)。逆流再生固定床的再生劑耗量與再生液濃度再生劑 耗量(g/mol) 濃度(%) NaCl 80100 58 HCl 5055 1.53 NaOH 5565 13 鹽耗量(g/mol) 出水硬度c（1/2Ca2+）umol/L 順流 逆流 節(jié)約（%） 逆流再生鹽比耗 順流 逆流 A廠 109.5 86.7 20.8 1.5 510 0 B廠 109.6 88 19.7 1.5 46 2 C廠 124 74.6 40 1.3 1016 Hc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)