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1、第第9章章 离子交换设备及离子交换设备及计算计算第第1节节 离子交换设备的结构离子交换设备的结构一、离子交换设备的分类一、离子交换设备的分类l根据操作方式：分为静态和动态交换设备两大类根据操作方式：分为静态和动态交换设备两大类u静态设备为一带有搅拌器的反应罐。目前较少采用。静态设备为一带有搅拌器的反应罐。目前较少采用。u动态交换设备按操作方式不同分间歇操作的固定床和动态交换设备按操作方式不同分间歇操作的固定床和连续操作的流动床两类。连续操作的流动床两类。固定床有单床固定床有单床 （单柱或单罐操作）、多床（多柱或多罐串联）（单柱或单罐操作）、多床（多柱或多罐串联）、复床（阳柱、阴柱）及混合床（阳
2、、阴树脂混合在一个柱、复床（阳柱、阴柱）及混合床（阳、阴树脂混合在一个柱或罐中）或罐中）连续流动床是指溶液及树脂以相反方向均连续不断流入和离连续流动床是指溶液及树脂以相反方向均连续不断流入和离开交换设备，开交换设备， 一般也有单床、一般也有单床、 多床之分。多床之分。二、离子交换设备的结构二、离子交换设备的结构（一）普通离子交换罐（一）普通离子交换罐l椭圆形顶及底的圆筒形设备。圆筒体的高径比椭圆形顶及底的圆筒形设备。圆筒体的高径比一般为一般为23， 最大为最大为 5。树脂层高度约占圆筒高。树脂层高度约占圆筒高度的度的50%70%。具有多孔支持板的离子交换罐具有多孔支持板的离子交换罐（二）反吸附
3、离子交换罐（二）反吸附离子交换罐反吸附离子交换罐反吸附离子交换罐（三）混合床交换罐（三）混合床交换罐l混合床内的树脂是由阳、混合床内的树脂是由阳、 阴两种树脂混合而成，阴两种树脂混合而成， 脱盐较完全。脱盐较完全。（四）连续式离子交换设备（四）连续式离子交换设备l交换速度快，产品质量均匀、连续化生产、交换速度快，产品质量均匀、连续化生产、 便于便于自动控制。但这种操作过程中树脂破坏大，设备自动控制。但这种操作过程中树脂破坏大，设备及操作较复杂且不易控制。及操作较复杂且不易控制。筛板式连续离子交换设备筛板式连续离子交换设备漩涡式连续离子交换设备漩涡式连续离子交换设备第第2节节 离子交换设备的计算
4、离子交换设备的计算一、固定床的放大一、固定床的放大 l两种方式：两种方式：u根据单位树脂床体积中所通过的溶液的体积流根据单位树脂床体积中所通过的溶液的体积流量量u或单位树脂床截面积上所通过的溶液的体积流或单位树脂床截面积上所通过的溶液的体积流量相同的原则进行量相同的原则进行（一）据单位树脂床体积中所通过的溶（一）据单位树脂床体积中所通过的溶液的体积流量相同的原则进行放大液的体积流量相同的原则进行放大l单位树脂床体积中所通过的溶液的体积流单位树脂床体积中所通过的溶液的体积流量也可称为交换器负荷，可以用量也可称为交换器负荷，可以用ml（溶液）（溶液）/ml（湿树脂）（湿树脂）min或或m3（溶液）
5、（溶液）/m3（湿（湿树脂）树脂）h表示。表示。 l若下标若下标1代表小设备的操作条件，下标代表小设备的操作条件，下标2代表代表大设备的操作条件。当大设备的操作条件。当 时，时， l则大设备中的树脂体积为则大设备中的树脂体积为 l上式中上式中F2/F1即为放大倍数即为放大倍数m，故上式也可写，故上式也可写为为l若以若以H代表树脂床高，代表树脂床高，D代表树脂床直径，代表树脂床直径，则则 l因因l故故 或或l因此，大设备的直径及高度为因此，大设备的直径及高度为 （二）根据单位树脂床截面积上所通过（二）根据单位树脂床截面积上所通过溶液的体积流量相同的原则进行放大溶液的体积流量相同的原则进行放大 l
6、单位树脂床截面积上通过溶液的体积流量可以用单位树脂床截面积上通过溶液的体积流量可以用ml（溶液）（溶液）/cm2min或或m3（溶液）（溶液）/m2h来表来表示。此值即为溶液通过树脂床的线速度。根据此示。此值即为溶液通过树脂床的线速度。根据此法放大时，要维持大设备与小设备的树脂床层高法放大时，要维持大设备与小设备的树脂床层高度相同，仅直径加大，以保证两者线速度相同，度相同，仅直径加大，以保证两者线速度相同，实际上也是保证两者接触时间相同。实际上也是保证两者接触时间相同。 l线速度为线速度为l或或 l当当W1=W2时时二、操作周期所需时间的计算二、操作周期所需时间的计算 l操作周期时间构成：交换、解吸、洗涤、操作周期时间构成：交换、解吸、洗涤、再生再生l计算式：计算式：=V/F = V/Ma = VH/M三、液体通过固定床层的压力降计算三、液体通过固定床层的压力降计算l正吸附时，溶液通过床层的压力降为：正吸附时，溶液通过床层的压力降为：l计算压力降可为输送设备选择或高位槽位计算压力降可为输送设备选择或高位槽位置提供参考。置提供参考。
