離子交換全解PPT課件

1、 總硬度（總硬度（Ht）8.1 8.1 概述概述n 在水處理中的在水處理中的應用：水的軟化、水的除鹽應用：水的軟化、水的除鹽n 去除對象：水中的溶解性離子去除對象：水中的溶解性離子 水中所含的主要陽離子：水中所含的主要陽離子：Ca2+、Mg2+、Na+（K+） 總硬度（總硬度（Ht）：）：水中水中Ca2+、Mg2+的總含量。的總含量。非碳酸鹽硬度（非碳酸鹽硬度（Hn），亦稱為永久硬度），亦稱為永久硬度n 水的軟化：水的軟化：降低水中降低水中Ca2+、Mg2+含量。含量。n 水的除鹽：水的除鹽：降低水中的降低水中的含鹽量（含鹽量（陽陽+ +陰）陰）水的純度常以水中含鹽量或水的電阻率來衡量水的純度

2、常以水中含鹽量或水的電阻率來衡量 脫鹽水：脫鹽水：即普通蒸餾水。水中強電解質大部分去除。含鹽量即普通蒸餾水。水中強電解質大部分去除。含鹽量15mg/L。 純水：純水：亦稱去離子水，水中的強電解質基本去除，而弱電解質也大部分亦稱去離子水，水中的強電解質基本去除，而弱電解質也大部分 被去除。被去除。含鹽量含鹽量1mg/L。 高純水：高純水：稱超純水。水中導電介質幾乎全部去除，而水中膠體微粒、微稱超純水。水中導電介質幾乎全部去除，而水中膠體微粒、微 生物、溶解性氣體及有機物以去除到最低程度。含鹽量生物、溶解性氣體及有機物以去除到最低程度。含鹽量0.1mg/L。 水中所含的主要陰離子：水中所含的主要陰

3、離子：HCO3- -、SO42- -、Cl- -碳酸鹽硬度（碳酸鹽硬度（Hc），亦稱為暫時硬度），亦稱為暫時硬度第1頁/共22頁已很少應用已很少應用 藥劑軟化法：藥劑軟化法：基于溶度積原理，向原水中加入一定量的某些藥劑（如石基于溶度積原理，向原水中加入一定量的某些藥劑（如石 灰、蘇打等），使之與水中的灰、蘇打等），使之與水中的Ca2+、Mg2+反應生成沉淀物析出，以達到反應生成沉淀物析出，以達到 去除水中大部分去除水中大部分Ca2+、Mg2+目的。目的。 基于離子交換原理，利用離子交換劑所具有的可交換基于離子交換原理，利用離子交換劑所具有的可交換 陽離子與水中陽離子與水中Ca2+、Mg2+進行

4、離子交換反應，降低水中的進行離子交換反應，降低水中的Ca2+、Mg2+含含 量量，以達到水的軟化目的。，以達到水的軟化目的。n 水的除鹽方法水的除鹽方法 離子交換法、離子交換法、電滲析法、反滲透法電滲析法、反滲透法n 離子交換劑離子交換劑無機離子交換劑（天然沸石、綠砂）無機離子交換劑（天然沸石、綠砂）磺化煤磺化煤人工合成有機離子交換樹脂人工合成有機離子交換樹脂水處理中應用水處理中應用 類型類型第2頁/共22頁8.2 8.2 離子交換基本原理離子交換基本原理 8.2.1 8.2.1 離子交換樹脂的結構離子交換樹脂的結構n 離子交換樹脂是由空間網(wǎng)狀結構骨架離子交換樹脂是由空間網(wǎng)狀結構骨架( (母體

5、母體) )與附屬在骨與附屬在骨 架上的許多活性基團所構成的不溶性高分子化合物。架上的許多活性基團所構成的不溶性高分子化合物。樹脂的結構樹脂的結構母體母體活性基團活性基團固定離子固定離子可交換離子可交換離子（與骨架牢固結合）（與骨架牢固結合）（可與周圍水中的同性離子進行交換）（可與周圍水中的同性離子進行交換）n 以強酸性陽離子交換樹脂（以強酸性陽離子交換樹脂（R- -SO3- -H+）為例：）為例：R- -SO3- -H+R（代表（代表母體）母體）- -SO3- -H+（活性基團）（活性基團）- -SO3- -（固定離子）（固定離子）H+（可（可交換離子）交換離子）R- -SO3- -H+可以直

6、接簡寫為可以直接簡寫為R- -H+（空間網(wǎng)狀結構骨架）（空間網(wǎng)狀結構骨架）第3頁/共22頁 8.2.2 8.2.2 離子交換樹脂的類型離子交換樹脂的類型R NH3+OH- - 伯胺型伯胺型R NH2+OH- - 仲胺型仲胺型R NH+OH- - 叔胺型叔胺型 R N+OH- - 季胺型季胺型離子交換離子交換樹脂的類型樹脂的類型 可電離的交換離子可電離的交換離子H+或金屬離子（如或金屬離子（如Na+）第4頁/共22頁8.2.4 8.2.4 離子交換樹脂的基本性能離子交換樹脂的基本性能第5頁/共22頁樹脂類型樹脂類型強酸性強酸性弱酸性弱酸性強堿性強堿性弱堿性弱堿性有效有效pH值范圍值范圍n 定量表

7、示樹脂交換能力的大小的一項重要指標。分兩種：定量表示樹脂交換能力的大小的一項重要指標。分兩種： （g/mL） 濕樹脂堆積體積濕樹脂質量濕視密度 濕樹脂顆粒本身體積濕樹脂質量濕真密度 （g/mL） 第6頁/共22頁 Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+H+ H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+ SO42- -NO3- -Cl- -OH- -F- -HCO3- -HSiO3- - OH- -SO42- -NO3- -Cl- -HCO3- -HSiO3- -2NaMgRMg2RNa22 第7頁/共22頁2HCaR2RHCa222HMgR2RHMg222NaCaR2RNaCa222Na

8、MgR2RNaMg22邊界水膜邊界水膜Na+Ca2+第8頁/共22頁n 離子交換裝置由離子交換器和附屬設備組成離子交換裝置由離子交換器和附屬設備組成只裝一種類型樹脂只裝一種類型樹脂裝填強弱同性樹脂裝填強弱同性樹脂裝填陰陽兩種樹脂裝填陰陽兩種樹脂n 根據(jù)原水與再生液的流動方向，固定床又分兩種根據(jù)原水與再生液的流動方向，固定床又分兩種 順流再生固定床順流再生固定床 逆流再生固定床逆流再生固定床雙層床雙層床單層床單層床混合床混合床移動床移動床流化床流化床連續(xù)床連續(xù)床 固定床逆流再生離子交換器 1-殼體；2-排氣管；3-上配水裝置 4-樹脂裝卸口；5-壓脂層；6-中間 排液管；7-樹脂層；8-視鏡；9

9、-下 配水裝置；10-出水管；11-底腳固定床固定床離子交換器離子交換器第9頁/共22頁n 工作過程：工作過程：第10頁/共22頁第11頁/共22頁再生劑再生劑n H型陽樹脂：型陽樹脂：HCl、H2SO4n Na型陽樹脂：型陽樹脂：NaCl、Na2SO4n 弱酸陽樹脂：弱酸陽樹脂： HCl、H2SO4n 強堿陰樹脂：強堿陰樹脂：NaOH 、NaCln 弱堿陰樹脂：弱堿陰樹脂：NaOH、Na2CO3、NaHCO3第12頁/共22頁 8.4.1 8.4.1 水的軟化水的軟化Ca( (HCO3 ) )2CaSO4Mg( (HCO3 ) )2MgCl2NaHCO3NaClNa2SO4RNa原水原水軟化

10、水軟化水第13頁/共22頁Ca( (HCO3 ) )2CaSO4Mg( (HCO3 ) )2MgCl2HClH2SO4RH原水原水軟化水軟化水第14頁/共22頁RNaRNaRHRH除除碳碳器器中間水池中間水池水水 池池除除碳碳器器第15頁/共22頁強強酸酸陽陽床床強強堿堿陰陰床床除除碳碳器器中間中間水池水池強強酸酸脫脫氣氣強強堿堿系系統(tǒng)統(tǒng)第16頁/共22頁強強酸酸陽陽床床弱弱堿堿陰陰床床除除碳碳器器水水 池池第17頁/共22頁弱弱堿堿陰陰床床強強酸酸陽陽床床強強堿堿陰陰床床除除碳碳器器中間中間水池水池第18頁/共22頁陽陽陰陰混混合合混混合合床床陰陰陰陰陽陽陰陰陽陽排水排水反沖反沖水水1237456除鹽除鹽水水除鹽除鹽水水除鹽除鹽水水除鹽除鹽水水除鹽除鹽水水排氣排氣原水原水除鹽除鹽水水空氣空氣正洗排正洗排水水第19頁/共22頁除除碳碳器