第十二章离子交换待讲ppt课件

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1、第第12章章 离子交换离子交换12.1 离子交换根本原理离子交换根本原理12.2 离子交换软化方法与系统离子交换软化方法与系统12.3 离子交换软化设备及其计算离子交换软化设备及其计算12.4 离子交换除盐方法与系统离子交换除盐方法与系统12.1 离子交换根本原理离子交换根本原理12.1.1离子交换树脂的类型及命名离子交换树脂的类型及命名 12.1.1.1离子交换树脂的类型离子交换树脂的类型2 离子交换树脂1 分类2 2 构造构造3 3 磺化煤：兼有强酸性和弱酸性两种活性基团的阳离子交换剂磺化煤：兼有强酸性和弱酸性两种活性基团的阳离子交换剂分类称号分类称号 12.1.1.2 12.1.1.2

2、命名命名 12.1.212.1.2离子交换树脂的根本性能离子交换树脂的根本性能离子交换树脂的根本性能离子交换树脂的根本性能 1 1 外观外观外观外观 粒径粒径粒径粒径0.30.31.2mm 1.2mm 乳白、淡黄、棕褐色等乳白、淡黄、棕褐色等乳白、淡黄、棕褐色等乳白、淡黄、棕褐色等 不透明或半透明球状颗粒不透明或半透明球状颗粒不透明或半透明球状颗粒不透明或半透明球状颗粒 2 2交联度：以交联度：以交联度：以交联度：以710%710%为宜为宜为宜为宜3含水率 树脂的含水率以每克树脂在水中充分膨胀所含水分的百分比约50% 树脂的含水率相应地反映了树脂网架中的孔隙率4溶胀性 干树脂+水湿树脂 体积胀

3、大 绝对溶胀度5 5密度密度6.6.有效有效PHPH值范围值范围 由于树脂活性基团分为强酸、强碱、弱酸、弱碱性，水的由于树脂活性基团分为强酸、强碱、弱酸、弱碱性，水的pHpH值势必对其交换容量产生影响。值势必对其交换容量产生影响。表表12.1 12.1 各种类型树脂有效各种类型树脂有效pHpH值范围值范围树脂类型树脂类型强酸性强酸性弱酸性弱酸性强碱性强碱性弱碱性弱碱性有效有效pHpH值范围值范围114114514514112112070712.1.312.1.3离子交换平衡离子交换平衡离子交换平衡离子交换平衡选择系数大于1，阐明该树脂对B+的亲合力大与对A+的亲合力，即有利于进展离子交换反响。

4、 选择系数用离子浓度分率表示：二阶对一阶离子交换反响通式为：二阶对一阶离子交换反响通式为：12.1.412.1.4离子交换速度离子交换速度离子交换速度离子交换速度 膜分散和孔道分散何者影响最大？何者为控制步？ 慢者控制离子交换反响的速度(1) 浓度：浓度大于0.1mol/l时，孔道分散为控制步浓度小于0.003mol/l时，膜分散成为控制步介于中间那么取决于详细情况(2) 流速或搅拌速率： 大，那么水膜薄膜分散快但孔隙分散根本不受影响(3) 树脂粒径：膜分散，速度与粒径成反比孔道分散，速度与粒径次方成反比(4) 交联度：交联度对于孔道分散影响比对膜分散更为显 著12.1.5 12.1.5 树脂

5、层离子交换过程树脂层离子交换过程树脂层离子交换过程树脂层离子交换过程12.1.612.1.6树树脂的再生脂的再生脂的再生脂的再生再生液与水流方向一再生液与水流方向一再生液与水流方向一再生液与水流方向一样样1 1顺顺流再生流再生流再生流再生特点：特点：特点：特点： 上部再生程度高，下部差，越是下部越差上部再生程度高，下部差，越是下部越差上部再生程度高，下部差，越是下部越差上部再生程度高，下部差，越是下部越差 再生再生再生再生剂剂耗量大，耗量大，耗量大，耗量大，2 23 3倍倍倍倍实际值时实际值时，效果仍不理想，效果仍不理想，效果仍不理想，效果仍不理想 出水剩余硬度高出水剩余硬度高出水剩余硬度高出

6、水剩余硬度高 交交交交换换器失效早，降低任器失效早，降低任器失效早，降低任器失效早，降低任务务效率，任效率，任效率，任效率，任务务交交交交换换容量降低容量降低容量降低容量降低 适宜于硬度适宜于硬度适宜于硬度适宜于硬度较较低的低的低的低的场场所所所所2 2逆流再生逆流再生逆流再生逆流再生再生液再生液再生液再生液饱饱和程度和程度和程度和程度 特点：特点：特点：特点： 再生效果好，耗量可降低再生效果好，耗量可降低再生效果好，耗量可降低再生效果好，耗量可降低20%20%以上以上以上以上 低低低低 出水水出水水出水水出水水质质明明明明显显提高提高提高提高 原水水原水水原水水原水水质顺应质顺应范范范范围扩

7、围扩展，展，展，展，对对硬度硬度硬度硬度较较高原高原高原高原水仍能保水仍能保水仍能保水仍能保 证证出水水出水水出水水出水水质质 中中中中 再生再生再生再生废废液中再生液中再生液中再生液中再生剂剂有效有效有效有效浓浓度低度低度低度低 任任任任务务交交交交换换容量提高容量提高容量提高容量提高 高高高高 操作操作操作操作较较复复复复杂杂从而使底部再生效果好及从而使底部再生效果好及从而使底部再生效果好及从而使底部再生效果好及剂剂量量量量低等低等低等低等3 3挪动床：再生液向下流，水流向上流的方式挪动床：再生液向下流，水流向上流的方式挪动床：再生液向下流，水流向上流的方式挪动床：再生液向下流，水流向上流

8、的方式适用：处置水量稳定，且不延续运转适用：处置水量稳定，且不延续运转适用：处置水量稳定，且不延续运转适用：处置水量稳定，且不延续运转12.2 离子交换软化方法与系统离子交换软化方法与系统 12.2.1离子交换软化系统选择离子交换软化系统选择 1Na离子交换软化法离子交换软化法2 2H H离子交换软化法离子交换软化法3 3H HNaNa串串联联及并及并联联： 并并联联：12.2.212.2.2离子交换树脂的交换容量离子交换树脂的交换容量离子交换树脂的交换容量离子交换树脂的交换容量1 1交换容量：交换容量：交换容量：交换容量： 1 1全交换容量全交换容量全交换容量全交换容量1 1定义：一定量的树

9、脂所具有的活性基团或可交换离子的总量定义：一定量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总量定义：一定量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总量定义：一定量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总量代表交换才干的大小代表交换才干的大小代表交换才干的大小代表交换才干的大小 2 2测定方法：滴定测定与实际上计算测定方法：滴定测定与实际上计算测定方法：滴定测定与实际上计算测定方法：滴定测定与实际上计算12.312.3离子交离子交离子交离子交换软换软化化化化设备设备及其及其及其及其计计算算算算12.3.112.3.1逆流再生固定床逆流再生固定床逆流再生固定床逆流再生固定床再生液再生液再生液再生液饱饱和程度和

10、程度和程度和程度 特点：特点：特点：特点： 再生效果好，耗量可降低再生效果好，耗量可降低再生效果好，耗量可降低再生效果好，耗量可降低20%20%以上以上以上以上 低低低低 出水水出水水出水水出水水质质明明明明显显提高提高提高提高 原水水原水水原水水原水水质顺应质顺应范范范范围扩围扩展，展，展，展，对对硬度硬度硬度硬度较较高原高原高原高原水仍能保水仍能保水仍能保水仍能保证证出出出出 水水水水水水水水质质 中中中中 再生再生再生再生废废液中再生液中再生液中再生液中再生剂剂有效有效有效有效浓浓度低度低度低度低 任任任任务务交交交交换换容量提高容量提高容量提高容量提高 高高高高 操作操作操作操作较较复

11、复复复杂杂从而使底部再生效果好及从而使底部再生效果好及从而使底部再生效果好及从而使底部再生效果好及剂剂量低等量低等量低等量低等 为为何能降低出水硬度何能降低出水硬度何能降低出水硬度何能降低出水硬度以以以以H H型型型型树树脂与含脂与含脂与含脂与含钠盐进钠盐进展交展交展交展交换为换为例，即能降低例，即能降低例，即能降低例，即能降低钠钠的走漏的走漏的走漏的走漏 逆流再生操作步逆流再生操作步骤骤： 小反洗小反洗 放水放水 顶压顶压 使床不乱使床不乱 为为何需何需顶压顶压，顺顺流流时时能否需能否需顶压顶压 进进再生液再生液 逆向冲洗逆向冲洗 软软化水，流速化水，流速5 57m/h7m/h 正洗正洗为为

12、何需何需软软化水逆向冲洗：化水逆向冲洗：逆流再生要用逆流再生要用软软化水清洗，否那么底化水清洗，否那么底层层已再生好的已再生好的树树脂在清洗脂在清洗过过程中又被耗程中又被耗费费，导导致出水致出水质质量下降，失去了逆流再生的特量下降，失去了逆流再生的特点。点。逆流再生固定床的再生剂耗量与再生液浓度逆流再生固定床的再生剂耗量与再生液浓度逆流再生固定床的再生剂耗量与再生液浓度逆流再生固定床的再生剂耗量与再生液浓度再生剂再生剂 耗量耗量(g/mol)(g/mol)浓度浓度(%)(%)NaClNaCl80801001005 588HClHCl505055551.51.533NaOHNaOH5555656

13、51 133钠离子交换器顺流、逆流再生盐耗量和出水水质钠离子交换器顺流、逆流再生盐耗量和出水水质盐耗量盐耗量(g/mol)(g/mol)出水硬度出水硬度c c（1/2Ca2+1/2Ca2+）umol/Lumol/L顺流顺流 逆流逆流 节约节约（% %） 逆流再生逆流再生盐比耗盐比耗 顺流顺流 逆流逆流 A A厂厂 109.109.5586.786.720.820.81.51.551051000B B厂厂 109.109.66888819.719.71.51.5464622C C厂厂 12412474.674.640401.31.3101610163Hc的条件下，的条件下，经H离子交离子交换到硬

14、度开到硬度开场走漏的走漏的周期出程度均周期出程度均强酸酸度在数酸酸度在数值上与原水上与原水Hn相当？此相当？此时HNa离子交离子交换系系统的的QH和和QNa表达式表达式为何？假何？假设原水碱度大于硬度，情况又是如原水碱度大于硬度，情况又是如何？何？4、在离子交、在离子交换除除盐系系统中，阳床、阴床、混合床和除二氧化碳器的前中，阳床、阴床、混合床和除二氧化碳器的前后位置的布置后位置的布置应如何思索？如何思索？试阐明理由。明理由。 3、在固定床逆流再生中，用工业盐酸再生强酸阳离子交换树脂。假设工业盐酸中HCl含量为31%，而HCl含量为3%，试估算强酸树脂的极限再生度4、试阐明离子交换混合床任务原理，其除盐效果好的缘由何在？习习 题题:1、如以下图所示，当氢离子交换出水强酸酸度为零，与其相应，、如以下图所示，当氢离子交换出水强酸酸度为零，与其相应，出水出水Na+含量应是多少？含量应是多少？2、在固定床逆流再生条件下，树脂任务交换容量能否由下式表示，、在固定床逆流再生条件下，树脂任务交换容量能否由下式表示，试阐明其理由。试阐明其理由。