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1、AOPs之離子交換系統莊宏仁G950n015目 錄1-1前 言52-1基本原理62-2離子交換樹脂之分類82-3 子交換樹脂的特性112-3-1 子交換樹脂之交換容-122-3-2 子交換樹脂之反應速-122-3-3 子交換樹脂之選擇性-132-3-4 子交換樹脂之水份-142-3-5 子交換樹脂之水學性質及徑子-152-3-6 子交換樹脂之視體積-162-3-7 子交換樹脂之解性-162-3-8 pH值適用範圍-172-3-9 交-172-3-10 再生效-172-4 子交換樹脂的操作-182-4-1 通液交換-202-4-2 逆洗-212-4-3 再生-212-4-3-1 逆向再生系統與同
2、向再生系統比較-252-4-4 洗滌 -253-1 水及廢水應用-253-1-1 硬水軟化法-253-1-2 除礦-274-1 各式離子交換塔床設置與純水製程運用-284-1-1 單床單塔式-284-1-2 2 床2 塔式- 284-1-3 3 床3 塔式-294-1-4 3 床4 塔-294-1-5 4 床5 塔式- 314-1-6 複層床式- 324-1-7 混床式- 325-1結 論-356-1參考文獻- 35表目錄表2-1 離子交換樹脂的選擇性優勢順序- 8表 2-2 強酸性陽子樹脂及強鹼性陰子樹脂對子選擇性之大小-11表 2-3 一般樹脂再生時再生劑用-22圖目錄圖1-1 離子交換樹
3、脂示意圖-6圖 2-1 弱酸陽離子交換樹脂與弱鹼陰離子交換樹脂，交換能力受酸鹼值的影響 -10圖 2-2 固定床式樹脂塔之簡單結構圖-18圖 2-3 固定床式之子交換樹脂塔循環操作程序-19圖 2-4 樹脂交換反應動態變化-20圖 2-5 同向再生操作系統-23圖 2-6 逆向再生操作系統-24圖 2-7 單床單塔概圖-28圖 2-8 2 床2 塔概圖-28圖 2-9 2 床3 塔概圖-29圖 2-10 3 床4 塔概圖-30圖 2-11 3 床4 塔概圖-30圖 2-12 4 床5 塔概圖-31圖 2-13 4 床5 塔概圖-31圖 2-14 複層床式概圖-32圖 2-15 混床式概圖-34
4、1-1前 言人類對自然界中的某些離子交換現象早已有所認識。古希臘著作中已有關於使用黏土脫去水中礦物質的敘述。1850年有人發現了土壤中離子交換的現象以後又有人發現泥土吸附地下水中的離子是可逆反應。離子交換劑在工業上的應用起初是用天然沸石製取軟水後來發展到製備合成沸石和磺化煤。在離子交換技術中最重要的進展是1935年英國人B.A.亞當斯和E.L.霍姆斯發表了關於用苯酚和甲醛合成有機離子交換樹脂的報告。1939年德國化學公司初次介紹了工業製造的離子交換樹脂其牌號是wofatit。1945年後苯乙烯磺酸型強酸陽樹脂以及強鹼性和弱鹼性陰樹脂先後研究成功這些都是凝膠型樹脂。50年代又有人研究用離子交換法
5、處理電鍍廢水。60年代出現的大孔樹脂在交換容量洗脫效率耐污染性能抗氧化能力以及機械強度等方面都優於凝膠型樹脂。這種交換劑的製成促進了離子交換技術在廢水處理中的發展成為回收電鍍廢水中的貴金屬離子的有效手段之一。1962年性能更好的MR型大孔樹脂問世。70年代發明了熱再生樹脂。離子交換技術在工業農業醫藥以及科學研究上的應用日益廣泛；離子交換技術在廢水處理中的應用第二次世界大戰期間有人開始利用離子交換技術從攝影洗印廢液中分離銀；以現今人們對於離子交換技術的應用，就以廢水處理用途而言，廣用於硬水軟化、脫鹼軟化、純水及超純水製備、凝結水處理等。離子交換法也廣用於糖類的脫色、脫鹽、層析分離、氨基酸的精製分
6、離、抗生素的分離濃縮、福馬林的精製、濃鹽酸除鐵、鹹水中典吸附、重金屬廢水處理、電子工業的氟酸去除等。圖1-1 離子交換樹脂示意圖2-1基本原理離子交換是一個可逆的化學反應，讓一個溶液中的離子和固體顆粒上的相同電荷的離子交換。這種固體離子交換顆粒可能是自然生成的無機沸石，或是人工合成的有機樹脂。現在合成的有機樹脂使用廣泛，因為能夠視應用需求而調製。有機離子交換樹脂含有分子量高的聚合電解物，能夠以釋放活性離子方式來交換接觸媒體中的游離離子。每一種離子交換樹脂具備不同數量的活性離子點，也就是該樹脂每單位的最大離子交換量。離子交換可以用一般可逆反應式來表示： 2(R-SO3H)+ NiSO4 = (R-SO3)2Ni+ H2SO4 R即樹脂的有機分子鏈，而SO3是連接有機分子鏈的活性離子點。為了吸附正二價電荷的鎳離子，樹脂要提供兩個活性離子點；吸附三價電荷的鐵離子，樹脂要提供三個活性離子點。由於離子交換是可逆反應，完成交換反應的趨勢，受到樹脂對於離子的選擇性與親和性的影響。這種選擇性可以藉選擇系數K來表示；例如有反應
