脫鹽水離子交換水處理

關(guān)于脫鹽水離子交換水處理第一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理軟化水：軟化水是指經(jīng)軟化處理后的水，即除去了部分或全部鈣、鎂離子的水。水的硬度主要由其中的陽(yáng)離子：鈣(Ｃa2+）、鎂(Mg2+）離子構(gòu)成。當(dāng)含有硬度的原水通過(guò)交換器的樹(shù)脂層時(shí)，水中的鈣、鎂離子被樹(shù)脂吸附，同時(shí)釋放出鈉離子，這樣交換器內(nèi)流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水。第二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換在水處理中的應(yīng)用水處理領(lǐng)域離子交換樹(shù)脂的需求量很大，約占離子交換樹(shù)脂產(chǎn)量的90%，用于水中的各種陰陽(yáng)離子的去除。目前，離子交換樹(shù)脂的最大消耗量是用在火力發(fā)電廠的純水處理上。第三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理蒸汽鍋爐第四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理水質(zhì)不良將對(duì)鍋爐產(chǎn)生嚴(yán)重的危害：水質(zhì)不良鍋爐將形成水垢，由于水垢的導(dǎo)熱系數(shù)比鋼鐵的導(dǎo)熱系數(shù)小得多，導(dǎo)致鍋爐傳熱不良，降低了鍋爐的熱效率，同時(shí)也使得鍋爐受熱面壁溫升高，受熱面金屬過(guò)熱，金屬?gòu)?qiáng)度下降，致使管壁鼓包或出現(xiàn)裂縫，以至爆管。此外，水質(zhì)不良還會(huì)使鍋爐金屬腐蝕，還會(huì)導(dǎo)致所產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)惡化。第五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換基本原理

離子交換是指借助于固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進(jìn)行交換,以達(dá)到提取或去除溶液中某些離子的目的,是一種屬于傳質(zhì)分離過(guò)程的單元操作。離子交換是可逆的等當(dāng)量交換反應(yīng)。第六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換基本原理鈣的去除CaCO3+2Na-R=Ca-R+Na2CO3

Ca(HCO3)2+2Na-R=Ca-R+2NaHCO3

鎂的去除：MgCO3+2Na-R=Mg-R+Na2CO3

Mg(HCO3)2+2Na-R=Mg-R+2NaHCO3第七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂是帶有官能團(tuán)(有交換離子的活性基團(tuán))、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。第八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理鈉離子交換樹(shù)脂第九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)由三部分組成：1.不溶性的三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成的樹(shù)脂骨架，使樹(shù)脂具有化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；2.是與骨架相聯(lián)的功能基團(tuán)；3.是與功能基團(tuán)帶相反電荷的可移動(dòng)的離子，稱(chēng)為活性離子，它在樹(shù)脂骨架中的進(jìn)進(jìn)出出，就發(fā)生離子交換現(xiàn)象。第十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)-網(wǎng)絡(luò)骨架第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換樹(shù)脂結(jié)構(gòu)骨架：接有功能基團(tuán)，本身是惰性功能基團(tuán)：連接在骨架上，可與相反離子結(jié)合待交換分子：在吸附階段可與活性離子交換，與骨架上的功能基團(tuán)結(jié)合活性離子：與功能基團(tuán)所帶電荷相反的可移動(dòng)的離子第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理離子交換樹(shù)脂的分類(lèi)按化學(xué)功能團(tuán)分陽(yáng)樹(shù)脂，酸性基團(tuán)，(弱酸性、強(qiáng)酸性)陰樹(shù)脂，堿性基團(tuán)，(弱堿性、強(qiáng)堿性)活性離子H＋氫型陽(yáng)樹(shù)脂；活性離子OH－羥型陰樹(shù)脂；活性離子為其它離子統(tǒng)稱(chēng)鹽型樹(shù)脂。

第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理

這類(lèi)樹(shù)脂含有大量的強(qiáng)酸性基團(tuán)，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強(qiáng)酸性。樹(shù)脂離解后，本體所含的負(fù)電基團(tuán)，如SO3－，能吸附結(jié)合溶液中的其他陽(yáng)離子。這兩個(gè)離子交換樹(shù)脂反應(yīng)使樹(shù)脂中的H+與溶液中的陽(yáng)離子互相交換。強(qiáng)酸性樹(shù)脂的離解能力很強(qiáng)，在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用。樹(shù)脂在使用一段時(shí)間后，要進(jìn)行再生處理，即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進(jìn)行，使樹(shù)脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來(lái)狀態(tài)，以供再次使用。如上述的陽(yáng)離子樹(shù)脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理，此時(shí)樹(shù)脂放出被吸附的陽(yáng)離子，再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來(lái)的組成。強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理

這類(lèi)樹(shù)脂含弱酸性基團(tuán)，如羧基－COOH，能在水中離解出H+而呈酸性。樹(shù)脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán)，如R-COO－(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能與溶液中的其他陽(yáng)離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。這種樹(shù)脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換，只能在堿性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類(lèi)樹(shù)脂亦是用酸進(jìn)行再生(比強(qiáng)酸性樹(shù)脂較易再生)。弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理

這類(lèi)樹(shù)脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基(亦稱(chēng)四級(jí)胺基)－NR3OH(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能在水中離解出OH－而呈強(qiáng)堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹(shù)脂的離解性很強(qiáng)，在不同pH下都能正常工作。它用強(qiáng)堿(如NaOH)進(jìn)行再生。強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理

這類(lèi)樹(shù)脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基(亦稱(chēng)一級(jí)胺基)-NH2、仲胺基(二級(jí)胺基)-NHR、或叔胺基(三級(jí)胺基)-NR2，它們?cè)谒心茈x解出OH－而呈弱堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液離子交換樹(shù)脂中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。這種樹(shù)脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。弱堿性陰離子樹(shù)脂第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理性能陽(yáng)離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂強(qiáng)酸性弱酸性強(qiáng)堿性弱堿性活性基團(tuán)磺酸羧酸季氨胺pH對(duì)交換能力的影響無(wú)在酸性中交換能力很小無(wú)在堿性溶液中交換能力很小鹽的穩(wěn)定性穩(wěn)定洗滌要水解穩(wěn)定洗滌時(shí)要水解再生需過(guò)量的強(qiáng)酸很容易需要過(guò)量的強(qiáng)堿再生容易，可用碳酸鈉或氨交換速度快慢(除非離子化后)快慢(除非離子化后)第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理樹(shù)脂的特性(一)外觀形狀：透明或半透明的球狀珠體。顏色：白、淺黃、赤褐色。(二)含水率

樹(shù)脂孔隙內(nèi)所含的水分，一般在40%～69%。與樹(shù)脂的膠聯(lián)度有關(guān)，交聯(lián)度低，空隙率高，含水率高。第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理樹(shù)脂的特性(三)密度干真密度：干燥狀態(tài)下，樹(shù)脂材料本身具有的密度。濕真密度：在水中充分溶脹后濕樹(shù)脂本身的密度。表觀密度：樹(shù)脂在水中充分溶脹后的堆積密度(視密度)。單位均為mg/L.(四)交聯(lián)度交聯(lián)度為樹(shù)脂合成時(shí)交聯(lián)劑的用量，一般為7%~10%。交聯(lián)度越高，孔隙度越低，密度越大，對(duì)半徑較大的離子和水合離子擴(kuò)散速度越低，交換量越小。在水中浸泡，形變小，較穩(wěn)定。第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理1、在常溫、稀溶液中離子價(jià)數(shù)越高，與固定離子的靜電引力越大，越優(yōu)先交換。

Cr3+＞Ca2+＞Na+PO43+＞SO42-＞Cl-

同價(jià)離子原子序數(shù)越大，與固定離子的靜電引力越大；稀土元素相反。影響離子交換的選擇性第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理2、在高濃度的溶液中由于離子的水化作用不充分，水合離子的半徑接近離子半徑，原子序數(shù)越大，離子半徑增大，離子表面電荷密度相對(duì)減小，與固定離子的靜電引力越小。影響離子交換的選擇性第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三靜態(tài)：操作簡(jiǎn)單、但是分批操作，交換不完全動(dòng)態(tài)：離子交換柱，交換、洗脫、再生等步驟均在柱內(nèi)進(jìn)行，亦稱(chēng)為離子交換層析法,操作連續(xù)、交換完全，適宜多組份分離一、離子交換操作方式靜態(tài)交換動(dòng)態(tài)交換第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理樹(shù)脂預(yù)處理物理處理：水洗、過(guò)篩，去雜，以獲得粒度均勻的樹(shù)脂顆粒；化學(xué)處理：轉(zhuǎn)型 陽(yáng)離子樹(shù)脂酸—堿—酸 陰離子樹(shù)脂堿—酸—堿 最后以去離子水或緩沖液平衡

第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理2、流速(柱操作)：流速太快后果吸附時(shí)：交換液來(lái)不及達(dá)平衡就往下流， 交換帶變寬，漏出點(diǎn)提早，柱效率下降。離子交換吸附條件的選擇1、料液濃度

Z1Z2(高價(jià)離子取代低價(jià)離子)：

Z1Z2(低價(jià)離子取代高價(jià)離子)：料液濃度Co↓稀料液濃度Co↑濃2、流速(柱操作)：流速太快后果吸附時(shí)：交換液來(lái)不及達(dá)平衡就往下流， 交換帶變寬，漏出點(diǎn)提早，柱效率下降。1、料液濃度

Z1Z2(高價(jià)離子取代低價(jià)離子)：

Z1Z2(低價(jià)離子取代高價(jià)離子)：料液濃度Co↓稀第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換工藝及設(shè)備工藝流程及操作過(guò)程

運(yùn)行過(guò)程廢水預(yù)處理交換離子排放去除影響交換的雜質(zhì):懸浮物、油類(lèi)、膠體吸附、過(guò)濾去除陽(yáng)離子、陰離子反洗再生交換正洗

工藝流程第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換工藝及設(shè)備第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換工藝及設(shè)備第二十八頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換工藝及設(shè)備第二十九頁(yè)，共三十二頁(yè)，編輯于2023年，星期三離子交換水處理鈉離子交換樹(shù)脂的再生：

當(dāng)樹(shù)脂吸附鈣、鎂離子達(dá)到一定的飽和度后，出水的硬度增大，此時(shí)軟水器會(huì)按照預(yù)定的程序自動(dòng)進(jìn)行失效樹(shù)脂的再生工作，利用較高濃度的氯化鈉溶液(鹽水)通過(guò)樹(shù)