交換水處理的基本原理

第三節(jié)離子交換水處理的基本原理什么是離子交換？

離子交換就是水與交換劑作為交換的雙方，水中的離子給了

交換劑；交換劑上的離子給了水。當(dāng)交換劑給出的離子是鈉離子時就稱為《鈉離交換》

當(dāng)交換劑給出的離子是氫離子時就稱為《氫離子交換》第1頁，共21頁。離子交換水處理的方法：

1.鈉離子交換法

2.鈉離子交換軟化加酸法

3.部分鈉離子交換法

4.氫離子交換法

5.氫—鈉離子交換法

6.氯—鈉離子交換法

7.氨—鈉離子交換法第2頁，共21頁。一離子交換反應(yīng)

1.鈉離子交換法當(dāng)原水通過鈉離子交換劑層時，水中的Ca2+.及Mg2+與交換劑中的Na+進行交換，使被處理的水的硬度降低到符合國家標(biāo)準，這就是鈉離子

交換法。第3頁，共21頁。（1）鈉離子交換化學(xué)反應(yīng)方程式：與水中鈣·鎂離子的反應(yīng)如下：

Ca2++2NaR2Na++CaR

Mg2++2NaR2Na++MgR式中：

NaR___表示鈉離子交換劑

Na____表示交換劑中的交換離子

R_____表示交換離子以外的母體部分第4頁，共21頁。（2）鈉離子交換的特點

a.可以降低或消除水中的硬度。

b.處理后的水中堿度不變。

c.含鹽量有所增加。

d.鈉離子交換過程是按層次進行的。

e.鈉離子交換是一種可逆化學(xué)反應(yīng)。

第5頁，共21頁。

2.部分鈉離子交換法

什么是部分鈉離子交換法？把一部分經(jīng)過鈉離子交換器出來的水，和一部分原水

混合后作為鍋爐的給水送人鍋爐。由于只有一部分水源水經(jīng)過鈉離子交換，所以這樣的水處理系統(tǒng)稱為部

分鈉離子交換法。第6頁，共21頁。第7頁，共21頁。部分鈉離子交換法的適用范圍：（1）只有在允許進行鍋內(nèi)水處理的鍋爐中

方可采用。（2）供水壓力，供水量和水源水質(zhì)相應(yīng)比較穩(wěn)定的原水可采用此方法。

第8頁，共21頁。部分鈉離子交換法的優(yōu)點（1）可以降低鍋水堿度，減少鍋爐排污率。（2）需要的軟化水量少了，降低投資數(shù)額。部分鈉離子交換法的缺點：部分鈉離子交換法和鍋內(nèi)水處理一樣，不能完全防止鍋內(nèi)結(jié)生水垢。

第9頁，共21頁。3.氫離子交換法（1）氫離子交換法的原理什么是氫離子交換法？

氫離子交換法是以交換劑上的氫離子與水中的鈣鎂等陽離子進行交換，這過程稱為氫離子交換法。氫離子交換的化學(xué)反應(yīng)式如下：

Caco3+2HR=H2O+CO2↑+CaRMg(HCO3)2+2HR=2H2O+2CO3↑+MgR2

第10頁，共21頁。(2)再生過程用鹽酸作再生劑器化學(xué)反應(yīng)式如下：

CaR+HClHR+CaCl2

MgR+HClHR+MgCl2

A.再生劑的選擇及優(yōu)缺點

A—1.用鹽酸作再生劑優(yōu)點是：操作簡單，再生后樹脂的交換容量比較高。缺點是：用量大腐蝕性強，運輸困難，配酸系統(tǒng)的防腐要求比較高。

第11頁，共21頁。A—2用硫酸作再生劑優(yōu)點是：用量小，運輸貯存比較方便配酸系統(tǒng)

比較簡單。缺點是：再生后樹脂的工作交換容量低，再生

到操作過程比較復(fù)雜。第12頁，共21頁。（3）氫離子交換的特點

(A）氫離子交換處理以后的水，不再含有碳酸鹽和氫氧化物，在除去水中硬度的同時，原水中的堿度也隨之降低。

(b)水中的非碳酸鹽被酸所取代，故水呈酸性。（c)經(jīng)氫離子交換處理后的水雖然原水中部分陰離子在交換過程中并不改變，然而重碳酸根生成了碳酸鹽，通過脫氣而去除，故可以起到除鹽的作用。（d)由于氫離子交換的水酸度偏高，因此不能直作為鍋爐的給水，必須與其它方法配合使用。

第13頁，共21頁。三。交換器內(nèi)樹脂的交換過程

鈉離子交換過程是按層次進行的失效層工作層尚未工作層原水入口軟化水出口第14頁，共21頁。影響工作層厚度的因素：

1.水通過離子交換器的速越大，工作層越厚。2進水中要除去的離子濃度和交換后水中殘留濃度的比值越大，工作層越厚。

3.離子交換劑的顆粒越大，工作層越厚。第15頁，共21頁。三.離子交換樹脂的再生

再生的目的——使失效的離子交換樹脂恢復(fù)其交換能力。再生的方法——1.動態(tài)再生2.靜態(tài)再生

A動態(tài)再生——是指將一定濃度，一定量的再生液按一定的流速

注入交換器讓其通過交換劑層，邊注入邊排放。

b靜態(tài)再生——是把一定濃度，一定量的再生液注入交換器內(nèi)浸泡

一定的時間然后將其排放掉。1.再生方式——（1）順流再生（2）逆流再生

第16頁，共21頁。

a.順流再生：

再生時，再生液的水流方向與交換過程的水流方向相同。交換時的水流方向再生時的水流方向原水再生液軟化水廢再生液第17頁，共21頁。B.逆流再生：

再生時，再生液的水流方向與交換過程的原水水流方向相反。交換時水流方向再生時水流方向原水再生液排廢再生液軟水出口第18頁，共21頁。

2.再生劑的用量對于普通順流再生的鈉型交換器，再生劑的實際用量是理論的2—3倍。3.再生劑的濃度

a再生鈉離子交換劑時，采用氯化鈉溶液作為再生劑時，其濃度為8—10%b.再生強酸性陽離子交換劑時若采用鹽酸作再生劑時，其濃度為5—10%4.再生流速（1）什么是再生流速？單位面積單位時間通過再生液的流量稱為再生流速。（2）最佳再生流速應(yīng)該是：3—5m/h.

第19頁，共21頁。5.再生劑的純度我國工業(yè)食鹽標(biāo)準