离子交换除盐课件.

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1、水的离子交换除盐 戴昆仑 天然水经预处理后除去了天然水经预处理后除去了水中的悬浮物、胶体和大部分水中的悬浮物、胶体和大部分 有机物，有机物，但水中的但水中的溶解盐溶解盐并没有改变，用于锅炉的补给并没有改变，用于锅炉的补给 水时，还必须进一步处理。水时，还必须进一步处理。除去水中溶解性盐类除去水中溶解性盐类目前目前主主 要有三种方法要有三种方法： 离子交换法、膜分离法和蒸馏法。离子交换法、膜分离法和蒸馏法。在水处理领域内以在水处理领域内以离离 子交换法子交换法最为普遍。最为普遍。 离子交换法是指离子交换法是指: : 某些物质遇水时能将本身具有的离子与水中带同类电荷某些物质遇水时能将本身具有的离子

2、与水中带同类电荷 的离子进行交换反应的方法的离子进行交换反应的方法。这些物质称为。这些物质称为离子交换剂离子交换剂 。目前普遍应用于水处理中的离子交换剂是合成的目前普遍应用于水处理中的离子交换剂是合成的离子离子 交换树脂交换树脂。 采用离子交换法可制的采用离子交换法可制的软化水、除碱水、和除盐水软化水、除碱水、和除盐水。 一、离子交换树脂 1-1 1离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构 离子交换树脂离子交换树脂是一种带有活性基团的网状结构的高分子化合物是一种带有活性基团的网状结构的高分子化合物 。 它它由两部分组成由两部分组成：一部分是离子交换树脂的骨架，用一部分是离子交换树脂的骨架，用 R

3、R 表示表示。 它是高分子化合物的基体。它是高分子化合物的基体。另一部分是带有可交换离子的活另一部分是带有可交换离子的活 性基团性基团。它化合在高分子骨架上。它化合在高分子骨架上。 活性基团活性基团也有两部分组成：也有两部分组成： 一是固定部分一是固定部分，与骨架牢固结合，不能自由移动，称为与骨架牢固结合，不能自由移动，称为 固定离子固定离子； 二是活动部分二是活动部分，与水可以电离，可与周围水中的其他带同与水可以电离，可与周围水中的其他带同 类电荷的离子进行交换反应，称为可交换离子。类电荷的离子进行交换反应，称为可交换离子。 注意内外两部分离子电性有区别注意内外两部分离子电性有区别 1 1-

4、2-2离子交换树脂分类离子交换树脂分类 1、凡带有酸性活性基团,能与水中阳离子进行交换反应的称阳离子 交换树脂;凡带有碱性活性基团,能与水中阴离子进行交换反应的称 阴离子交换树脂. 按活性基团上H+或OH- 电离的强弱程度，又可分为强酸性阳离子交 换树脂（如RSO3H，）和弱酸性阳离子交换树脂（如RCOOH）;强碱性 阴离子交换树脂（R NOH ）和弱碱性阴离子交换树脂(R NHOH ). 2.按合成离子交换树脂的单体种类不同，可分为苯乙烯系、丙烯酸 系。 3.按离子交换树脂的孔型不同。可分为凝胶型和大孔型两大类。 凝胶型树脂的网孔很小，平均孔径1-2nm，且大小不一。在干的状态 下，这些网孔

5、并不存在，当浸入水中呈湿态时，它们才显示出来。 大孔型树脂具有永久性网孔。无论在干态或湿态都存在比凝胶树脂 更多更大的孔（孔径一般在20-100nm）。大孔树脂的优点：抗氧化 能力较强，机械强度较高。 1-31-3离子交换树脂的命名离子交换树脂的命名 1.1.名称。离子交换树脂的全名称由名称。离子交换树脂的全名称由分类名称分类名称、骨架名称骨架名称、基本名称基本名称依次依次 排列组成。排列组成。 基本名称为离子交换树脂。阳、阴分类名称在基本名称前加基本名称为离子交换树脂。阳、阴分类名称在基本名称前加“阳阳”或或“ 阴阴”字。凝胶型树脂在型号前不加任何字母。大孔型树脂在全名称前加字。凝胶型树脂在

6、型号前不加任何字母。大孔型树脂在全名称前加 “大孔大孔”两字。两字。 2.2.型号型号 第一位数字代表产品分类（活性基团），第二位数字代表骨架（单体） 组成，第三位数字为顺序号。交联度值可在型号后用号表示。 代号0123456 活性基 团 强酸性弱酸性强碱性弱碱性螯合性两性氧化还 原性 代号0123456 骨架类别苯乙烯系丙烯酸系酚醛系环氧系乙烯吡啶 系 脲醛系氯乙烯系 0 017 凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂树脂凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂树脂 二、离子交换树脂的性能二、离子交换树脂的性能 2-12-1离子交换树脂的物理性能离子交换树脂的物理性能 1 1）. .外观外观: :浅黄

7、或深黄色球形颗粒、粒径一般在浅黄或深黄色球形颗粒、粒径一般在0.30.3-1.2-1.2毫米范围毫米范围。 2 2）. .密度密度: :树脂的密度分为视真密度和树脂的密度分为视真密度和湿视密度湿视密度。湿视密度可用来计算可用来计算 交换器中装载的湿树脂重量。交换器中装载的湿树脂重量。 湿视密度湿视密度：是指树脂在水中充分溶胀后的质量与其堆积体积之比。：是指树脂在水中充分溶胀后的质量与其堆积体积之比。 湿视密度 = 湿树脂质量湿树脂质量/ /湿树脂的堆积体积湿树脂的堆积体积 （克（克/ /毫升）毫升） 3 3）. .含水率含水率. .在离子交换树脂骨架的空间都充满着水，其中的含水量与在离子交换树

8、脂骨架的空间都充满着水，其中的含水量与 树脂重量的百分比称为含水率。树脂重量的百分比称为含水率。 含水率含水率 = =（湿树脂重（湿树脂重- -干树脂重）干树脂重）/ /湿树脂重湿树脂重100100 4 4）. .溶胀性溶胀性。将干树脂浸入水中后，其体积会膨胀；树脂由一种离子型。将干树脂浸入水中后，其体积会膨胀；树脂由一种离子型 转为另一种离子型时，体积也会变化。这种现象称为树脂的溶胀性。转为另一种离子型时，体积也会变化。这种现象称为树脂的溶胀性。 2-22-2离子交换树脂的化学性能离子交换树脂的化学性能 离子交换树脂的离子交换树脂的选择性选择性. . 交换容量交换容量 2-32-3离子交换原

9、理离子交换原理 离子交换树脂在水溶液中形成双电层，即固定层和反离子离子交换树脂在水溶液中形成双电层，即固定层和反离子( (扩散扩散) ) 层层. . 离子交换就是扩散层中的反离子和溶液中带同类电荷的离子相互交换位离子交换就是扩散层中的反离子和溶液中带同类电荷的离子相互交换位 置置. . 而扩散层中的反离子与溶液中的反离子相互交换能够进行的推动力而扩散层中的反离子与溶液中的反离子相互交换能够进行的推动力 ，是离子之间存在着浓度差。，是离子之间存在着浓度差。 对于每一颗粒树脂来说对于每一颗粒树脂来说, ,其中的交换基团很难全部转变成一种离子其中的交换基团很难全部转变成一种离子 形式形式. .这就是

10、树脂的工作交换容量和再生交换容量小于全交换容量这就是树脂的工作交换容量和再生交换容量小于全交换容量 的原因之一的原因之一. . 三、交换树脂的使用、贮存及三、交换树脂的使用、贮存及 污染污染 3-13-1新树脂使用前的处理新树脂使用前的处理: : 1.1.用食盐水处理用食盐水处理. . 用约为两倍树脂体积的用约为两倍树脂体积的10%10%的的NaCINaCI溶液浸泡溶液浸泡18-2018-20小时以上小时以上, ,排掉食盐水排掉食盐水, , 用水冲洗树脂直至排出的水不呈黄色为止用水冲洗树脂直至排出的水不呈黄色为止, ,然后进行反洗然后进行反洗, ,以除去混在树以除去混在树 脂中的机械杂质和细碎

11、的树脂粉末脂中的机械杂质和细碎的树脂粉末. . 2.2.用稀盐酸处理用稀盐酸处理. . 用约为两倍树脂体积的用约为两倍树脂体积的5%5%的的HCIHCI溶液浸泡溶液浸泡4-84-8小时小时, ,放掉酸液放掉酸液, ,再用小流量再用小流量 进行反洗进行反洗, ,直至排水接近中性为止直至排水接近中性为止. . 3.3.用稀氢氧化钠处理用稀氢氧化钠处理. . 用约为两倍树脂体积的用约为两倍树脂体积的2%2%的的NaNaO OH H溶液浸泡溶液浸泡4-84-8小时小时, ,放掉碱液放掉碱液, , 冲洗树脂冲洗树脂 至排水接近中性为止至排水接近中性为止. . 对于阴树脂经上述处理后已变成对于阴树脂经上述

12、处理后已变成O OH H型型, ,可直接应用可直接应用. .对于阳树脂经上述处对于阳树脂经上述处 理后是理后是NaNa型型, ,用于化学除盐系统用于化学除盐系统, ,还需再用盐酸处理转变为还需再用盐酸处理转变为H H型型. . 3-23-2树脂在使用中应注意的问题树脂在使用中应注意的问题 1.1.防止游离氯对树脂的破坏防止游离氯对树脂的破坏( (污染 污染).). 自来水中残留的余氯是造成强酸性阳树脂结构破坏的主要原因自来水中残留的余氯是造成强酸性阳树脂结构破坏的主要原因. . 现象现象: :树脂颜色变浅树脂颜色变浅, ,体积增大体积增大, ,强度降低易破碎强度降低易破碎, ,工作交换容量工作

13、交换容量 降低降低. . 除去水中余氯的主要方法除去水中余氯的主要方法: :在自来水中加还原剂亚硫酸钠去除游在自来水中加还原剂亚硫酸钠去除游 离氯离氯, ,在交换器前设置活性碳过滤器在交换器前设置活性碳过滤器, ,进行吸附处理进行吸附处理. . 2.2.防止铁离子污染防止铁离子污染. .阴树脂易被铁离子污染阴树脂易被铁离子污染. . 主要是水源水或再生剂中含铁量过高主要是水源水或再生剂中含铁量过高, ,及钢制水处理设备防腐不及钢制水处理设备防腐不 良所造成良所造成. . 现象现象: :树脂颜色明显变深树脂颜色明显变深, ,体积变小体积变小, ,再生困难再生困难, ,交换容量降低交换容量降低,

14、,产产 水量明显减少水量明显减少, ,且出水水质变差且出水水质变差. . 防止铁离子污染的方法防止铁离子污染的方法. .应及时应及时消除设备衬胶层的渗漏与破损处消除设备衬胶层的渗漏与破损处 , ,避免铁的腐蚀产物进入交换器内避免铁的腐蚀产物进入交换器内. .含铁地下水不能直接进入交含铁地下水不能直接进入交 换器换器. . 间隔一定时间间隔一定时间, ,采用稀盐酸对阴树脂进行浸泡处理采用稀盐酸对阴树脂进行浸泡处理. . 3-3树脂在贮存中应注意的问题 1.1.防冻防冻. .冬季注意室内保温冬季注意室内保温, ,不用的贮存在不用的贮存在10-15% 10-15% NaCINaCI 盐水中盐水中.

15、. 2.2.防脱水防脱水. .树脂应贮存在树脂应贮存在10% 10% NaCINaCI盐水中盐水中. .如是包装未拆如是包装未拆 封的新树脂封的新树脂, ,应注意包装的密封完整应注意包装的密封完整, ,定时检查防止包装定时检查防止包装 破损失水破损失水. . 3.3.防发霉防发霉. .定期检查更换浸泡树脂水溶液定期检查更换浸泡树脂水溶液. . 4.4.树脂分开存放树脂分开存放, ,防止不同型号树脂混用防止不同型号树脂混用. .阳树脂混入阴阳树脂混入阴 树脂树脂, ,将会使出水质量降低将会使出水质量降低. . 4离子交换器的运行过程 失效层失效层 工作层工作层 尚未工作尚未工作 的树脂层的树脂层 R2Ca RNa RH 进水 出水 R2Mg RNa 根据交换器的实际运行情况根据交换器的实际运行情况, ,近似的将近似的将 整个交换剂层分为三个区域整个交换剂层分为三个区域: : 失效层失效层 工作层工作层( (交换带交换带) ) 尚未工作的树脂层尚未工作的树脂层 交换器的运行实质上是其中交换剂工交换器的运行实质上是其中交换剂工 作层自上而下不断移动的过程作层自上而下不断移动的过程. . 因树脂对各种离子的选择性不同因树脂对各种离子的选择性不同, ,被吸被吸 着离子在树脂层