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第十二章 离子交换.ppt

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第12章 离子交换,12.1 离子交换基本原理12.2 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12.4 离子交换除盐方法与系统,12.1 离子交换基本原理 12.1.1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,2. 离子交换树脂 1) 分类,2) 结构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 分类名称 12.1.1.2 命名,12.1.2离子交换树脂的基本性能1. 外观粒径0.3~1.2mm 乳白、淡黄、棕褐色等不透明或半透明球状颗粒2.交联度:以7~10%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 体积胀大 绝对溶胀度,5.密度,6.有效PH值范围由于树脂活性基团分为强酸、强碱、弱酸、弱碱性,水的pH值势必对其交换容量产生影响。表12.1 各种类型树脂有效pH值范围,12.1.3离子交换平衡,选择系数大于1,说明该树脂对B+的亲合力大与对A+的亲合力,即有利于进行离子交换反应。选择系数用离子浓度分率表示:,二阶对一阶离子交换反应通式为:,12.1.4离子交换速度,膜扩散和孔道扩散何者影响最大?何者为控制步?慢者控制离子交换反应的速度. (1) 浓度:浓度大于0.1mol/l时,孔道扩散为控制步.浓度小于0.003mol/l时,膜扩散成为控制步介于中间则取决于具体情况. (2) 流速或搅拌速率: 大,则水膜薄.膜扩散快.但孔隙扩散基本不受影响. (3) 树脂粒径:膜扩散,速度与粒径成反比.孔道扩散,速度与粒径2次方成反比. (4) 交联度: 交联度对于孔道扩散影响比对膜扩散更为显 著.,,12.1.5 树脂层离子交换过程,12.1.6树脂的再生 再生液与水流方向相同 1.顺流再生 特点:⑴ 上部再生程度高,下部差,越是下部越差⑵ 再生剂耗量大,2~3倍理论值时,效果仍不理想⑶ 出水剩余硬度高⑷ 交换器失效早,降低工作效率,工作交换容量降低⑸ 适合于硬度较低的场合2.逆流再生 再生液饱和程度特点:⑴ 再生效果好,耗量可降低20%以上低 ⑵ 出水水质明显提高↓ ⑶ 原水水质适应范围扩大,对硬度较高原水仍能保 证出水水质中 ⑷ 再生废液中再生剂有效浓度低↓ ⑸ 工作交换容量提高高 ⑹ 操作较复杂从而使底部再生效果好及剂量低等,3.移动床:再生液向下流,水流向上流的方式 适用:处理水量稳定,且不间断运行,,12.2 离子交换软化方法与系统12.2.1离子交换软化系统选择1.Na+离子交换软化法,2.H+离子交换软化法,3.H-Na串联及并联: ⑴ 并联:,,12.2.2离子交换树脂的交换容量 1.交换容量:1)全交换容量 (1)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 代表交换能力的大小 (2)测定方法:滴定测定与理论上计算,,12.3离子交换软化设备及其计算 12.3.1逆流再生固定床 再生液饱和程度 特点:⑴ 再生效果好,耗量可降低20%以上低 ⑵ 出水水质明显提高↓ ⑶ 原水水质适应范围扩大,对硬度较高原水仍能保证出水水质中 ⑷ 再生废液中再生剂有效浓度低↓ ⑸ 工作交换容量提高高 ⑹ 操作较复杂 从而使底部再生效果好及剂量低等为何能降低出水硬度 (以H型树脂与含钠盐进行交换为例,即能降低钠的泄漏),,,逆流再生操作步骤: ⑴ 小反洗 ⑵ 放水 ⑶ 顶压 → 使床不乱 (为何需顶压,顺流时是否需顶压) ⑷ 进再生液 ⑸ 逆向冲洗 (软化水,流速5~7m/h) ⑹ 正洗 为何需软化水逆向冲洗: 逆流再生要用软化水清洗,否则底层已再生好的树脂在清洗过程中又被消耗,导致出水质量下降,失去了逆流再生的特点。,,逆流再生固定床的再生剂耗量与再生液浓度,钠离子交换器顺流、逆流再生盐耗量和出水水质,12.3.2再生附属设备 1.食盐系统,2.酸系统,3.再生剂用量计算:再生剂用量G表示单位体积树脂所消耗的纯再生剂量(g / L,kg / m3)比耗:n mol / mol (再生剂 / 工作交换容量)再生1mol所需质量:R=n·MB再生剂摩尔质量 G=q·R=q·n·MB (g / L)q:树脂工作交换容量每台离子交换器再生一次所需要再生剂的总量等于: 式中α——工业用酸或盐的浓度或纯度,%,12.3.3除二氧化碳器1 .原理:,CO2具有腐蚀性,并增加强碱树脂负荷,且一般为H
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