脫鹽水離子交換水處理

關于脫鹽水離子交換水處理第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理軟化水：軟化水是指經軟化處理后的水，即除去了部分或全部鈣、鎂離子的水。水的硬度主要由其中的陽離子：鈣(Ｃa2+）、鎂(Mg2+）離子構成。當含有硬度的原水通過交換器的樹脂層時，水中的鈣、鎂離子被樹脂吸附，同時釋放出鈉離子，這樣交換器內流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水。第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換在水處理中的應用水處理領域離子交換樹脂的需求量很大，約占離子交換樹脂產量的90%，用于水中的各種陰陽離子的去除。目前，離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發(fā)電廠的純水處理上。第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理蒸汽鍋爐第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理水質不良將對鍋爐產生嚴重的危害：水質不良鍋爐將形成水垢，由于水垢的導熱系數(shù)比鋼鐵的導熱系數(shù)小得多，導致鍋爐傳熱不良，降低了鍋爐的熱效率，同時也使得鍋爐受熱面壁溫升高，受熱面金屬過熱，金屬強度下降，致使管壁鼓包或出現(xiàn)裂縫，以至爆管。此外，水質不良還會使鍋爐金屬腐蝕，還會導致所產生的蒸汽品質惡化。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換基本原理

離子交換是指借助于固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的,是一種屬于傳質分離過程的單元操作。離子交換是可逆的等當量交換反應。第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換基本原理鈣的去除CaCO3+2Na-R=Ca-R+Na2CO3

Ca(HCO3)2+2Na-R=Ca-R+2NaHCO3

鎂的去除：MgCO3+2Na-R=Mg-R+Na2CO3

Mg(HCO3)2+2Na-R=Mg-R+2NaHCO3第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換樹脂離子交換樹脂是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理鈉離子交換樹脂第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換樹脂的結構其結構由三部分組成：1.不溶性的三維空間網狀結構構成的樹脂骨架，使樹脂具有化學穩(wěn)定性和機械強度；2.是與骨架相聯(lián)的功能基團；3.是與功能基團帶相反電荷的可移動的離子，稱為活性離子，它在樹脂骨架中的進進出出，就發(fā)生離子交換現(xiàn)象。第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換樹脂的結構-網絡骨架第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換樹脂結構骨架：接有功能基團，本身是惰性功能基團：連接在骨架上，可與相反離子結合待交換分子：在吸附階段可與活性離子交換，與骨架上的功能基團結合活性離子：與功能基團所帶電荷相反的可移動的離子第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換樹脂的分類按化學功能團分陽樹脂，酸性基團，(弱酸性、強酸性)陰樹脂，堿性基團，(弱堿性、強堿性)活性離子H＋氫型陽樹脂；活性離子OH－羥型陰樹脂；活性離子為其它離子統(tǒng)稱鹽型樹脂。

第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理

這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解后，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個離子交換樹脂反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或堿性溶液中均能離解和產生離子交換作用。樹脂在使用一段時間后，要進行再生處理，即用化學藥品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。強酸性陽離子樹脂第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理

這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解后余下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。弱酸性陽離子樹脂第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理

這類樹脂含有強堿性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH－而呈強堿性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強堿(如NaOH)進行再生。強堿性陰離子樹脂第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理

這類樹脂含有弱堿性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱堿性。這種樹脂的正電基團能與溶液離子交換樹脂中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。弱堿性陰離子樹脂第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理性能陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂強酸性弱酸性強堿性弱堿性活性基團磺酸羧酸季氨胺pH對交換能力的影響無在酸性中交換能力很小無在堿性溶液中交換能力很小鹽的穩(wěn)定性穩(wěn)定洗滌要水解穩(wěn)定洗滌時要水解再生需過量的強酸很容易需要過量的強堿再生容易，可用碳酸鈉或氨交換速度快慢(除非離子化后)快慢(除非離子化后)第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理樹脂的特性(一)外觀形狀：透明或半透明的球狀珠體。顏色：白、淺黃、赤褐色。(二)含水率

樹脂孔隙內所含的水分，一般在40%～69%。與樹脂的膠聯(lián)度有關，交聯(lián)度低，空隙率高，含水率高。第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理樹脂的特性(三)密度干真密度：干燥狀態(tài)下，樹脂材料本身具有的密度。濕真密度：在水中充分溶脹后濕樹脂本身的密度。表觀密度：樹脂在水中充分溶脹后的堆積密度(視密度)。單位均為mg/L.(四)交聯(lián)度交聯(lián)度為樹脂合成時交聯(lián)劑的用量，一般為7%~10%。交聯(lián)度越高，孔隙度越低，密度越大，對半徑較大的離子和水合離子擴散速度越低，交換量越小。在水中浸泡，形變小，較穩(wěn)定。第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理1、在常溫、稀溶液中離子價數(shù)越高，與固定離子的靜電引力越大，越優(yōu)先交換。

Cr3+＞Ca2+＞Na+PO43+＞SO42-＞Cl-

同價離子原子序數(shù)越大，與固定離子的靜電引力越大；稀土元素相反。影響離子交換的選擇性第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理2、在高濃度的溶液中由于離子的水化作用不充分，水合離子的半徑接近離子半徑，原子序數(shù)越大，離子半徑增大，離子表面電荷密度相對減小，與固定離子的靜電引力越小。影響離子交換的選擇性第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三靜態(tài)：操作簡單、但是分批操作，交換不完全動態(tài)：離子交換柱，交換、洗脫、再生等步驟均在柱內進行，亦稱為離子交換層析法,操作連續(xù)、交換完全，適宜多組份分離一、離子交換操作方式靜態(tài)交換動態(tài)交換第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理樹脂預處理物理處理：水洗、過篩，去雜，以獲得粒度均勻的樹脂顆粒；化學處理：轉型 陽離子樹脂酸—堿—酸 陰離子樹脂堿—酸—堿 最后以去離子水或緩沖液平衡

第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理2、流速(柱操作)：流速太快后果吸附時：交換液來不及達平衡就往下流， 交換帶變寬，漏出點提早，柱效率下降。離子交換吸附條件的選擇1、料液濃度

Z1Z2(高價離子取代低價離子)：

Z1Z2(低價離子取代高價離子)：料液濃度Co↓稀料液濃度Co↑濃2、流速(柱操作)：流速太快后果吸附時：交換液來不及達平衡就往下流， 交換帶變寬，漏出點提早，柱效率下降。1、料液濃度

Z1Z2(高價離子取代低價離子)：

Z1Z2(低價離子取代高價離子)：料液濃度Co↓稀第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換工藝及設備工藝流程及操作過程

運行過程廢水預處理交換離子排放去除影響交換的雜質:懸浮物、油類、膠體吸附、過濾去除陽離子、陰離子反洗再生交換正洗

工藝流程第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換工藝及設備第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換工藝及設備第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換工藝及設備第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三離子交換水處理鈉離子交換樹脂的再生：

當樹脂吸附鈣、鎂離子達到一定的飽和度后，出水的硬度增大，此時軟水器會按照預定的程序自動進行失效樹脂的再生工作，利用較高濃度的氯化鈉溶液(鹽水)通過樹