離子交換上課講義.ppt

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1、離子交換2）結(jié)構(gòu)3．磺化煤：兼有強(qiáng)酸性和弱酸性兩種活性基團(tuán)的陽離子交換劑分類名稱12.1.1.2命名12.1.2離子交換樹脂的基本性能1．外觀粒徑0.3～1.2mm乳白、淡黃、棕褐色等不透明或半透明球狀顆粒2．交聯(lián)度：以7~10%為宜3．含水率樹脂的含水率以每克樹脂（在水中充分膨脹）所含水分的百分比（約50%）樹脂的含水率相應(yīng)地反映了樹脂網(wǎng)架中的孔隙率4．溶脹性干樹脂+水→濕樹脂體積脹大絕對(duì)溶脹度5．密度6.有效PH值范圍由于樹脂活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、弱酸、弱堿性，水的pH值勢(shì)必對(duì)其交換容量產(chǎn)生影響。表12.1各種類型樹脂有效pH值范圍樹脂類型強(qiáng)酸性弱酸性強(qiáng)堿性弱堿性有效p

2、H值范圍1~145~141~120~712.1.3離子交換平衡選擇系數(shù)大于1，說明該樹脂對(duì)B+的親合力大與對(duì)A+的親合力，即有利于進(jìn)行離子交換反應(yīng)。選擇系數(shù)用離子濃度分率表示：二階對(duì)一階離子交換反應(yīng)通式為：12.1.4離子交換速度膜擴(kuò)散和孔道擴(kuò)散何者影響最大？何者為控制步？慢者控制離子交換反應(yīng)的速度．(1)濃度：濃度大于0.1mol/l時(shí)，孔道擴(kuò)散為控制步．濃度小于0.003mol/l時(shí)，膜擴(kuò)散成為控制步介于中間則取決于具體情況．(2)流速或攪拌速率：大，則水膜?。U(kuò)散快．但孔隙擴(kuò)散基本不受影響．(3)樹脂粒徑：膜擴(kuò)散，速度與粒徑成反比．孔道擴(kuò)散，速度與粒徑２次方成反比．(

3、4)交聯(lián)度：　交聯(lián)度對(duì)于孔道擴(kuò)散影響比對(duì)膜擴(kuò)散更為顯著．12.1.5樹脂層離子交換過程12.1.6樹脂的再生再生液與水流方向相同1．順流再生特點(diǎn)：⑴上部再生程度高，下部差，越是下部越差⑵再生劑耗量大，2～3倍理論值時(shí)，效果仍不理想⑶出水剩余硬度高⑷交換器失效早，降低工作效率，工作交換容量降低⑸適合于硬度較低的場(chǎng)合2．逆流再生再生液飽和程度特點(diǎn)：⑴再生效果好，耗量可降低20%以上低⑵出水水質(zhì)明顯提高↓⑶原水水質(zhì)適應(yīng)范圍擴(kuò)大，對(duì)硬度較高原水仍能保證出水水質(zhì)中⑷再生廢液中再生劑有效濃度低↓⑸工作交換容量提高高⑹操作較復(fù)雜從而使底部再生效果好及劑量低等3．移動(dòng)床：再生液向下流，水流向

4、上流的方式適用：處理水量穩(wěn)定，且不間斷運(yùn)行12.2離子交換軟化方法與系統(tǒng)12.2.1離子交換軟化系統(tǒng)選擇1．Na＋離子交換軟化法2．H＋離子交換軟化法3．H－Na串聯(lián)及并聯(lián)：⑴并聯(lián)：12.2.2離子交換樹脂的交換容量1．交換容量：1）全交換容量（1）定義：一定量的樹脂所具有的活性基團(tuán)或可交換離子的總量代表交換能力的大?。?）測(cè)定方法：滴定測(cè)定與理論上計(jì)算12.3離子交換軟化設(shè)備及其計(jì)算12.3.1逆流再生固定床再生液飽和程度特點(diǎn)：⑴再生效果好，耗量可降低20%以上低⑵出水水質(zhì)明顯提高↓⑶原水水質(zhì)適應(yīng)范圍擴(kuò)大，對(duì)硬度較高原水仍能保證出水水質(zhì)中⑷再生廢液中再生劑有效濃度低↓⑸工

5、作交換容量提高高⑹操作較復(fù)雜從而使底部再生效果好及劑量低等為何能降低出水硬度（以H型樹脂與含鈉鹽進(jìn)行交換為例，即能降低鈉的泄漏）逆流再生操作步驟：⑴小反洗⑵放水⑶頂壓→使床不亂（為何需頂壓，順流時(shí)是否需頂壓）⑷進(jìn)再生液⑸逆向沖洗（軟化水，流速5～7m/h）⑹正洗為何需軟化水逆向沖洗：逆流再生要用軟化水清洗，否則底層已再生好的樹脂在清洗過程中又被消耗，導(dǎo)致出水質(zhì)量下降，失去了逆流再生的特點(diǎn)。逆流再生固定床的再生劑耗量與再生液濃度再生劑耗量(g/mol)濃度(%)NaCl80～1005～8HCl50～551.5～3NaOH55～651～3鈉離子交換器順流、逆流再生鹽耗量和出水水質(zhì)

6、鹽耗量(g/mol)出水硬度c（1/2Ca2+）umol/L順流逆流節(jié)約（%）逆流再生鹽比耗順流逆流A廠109.586.720.81.55~100B廠109.68819.71.54~62C廠12474.6401.310~16<312.3.2再生附屬設(shè)備1．食鹽系統(tǒng)2．酸系統(tǒng)3．再生劑用量計(jì)算：再生劑用量G表示單位體積樹脂所消耗的純?cè)偕鷦┝浚╣/L，kg/m3）比耗：nmol/mol（再生劑/工作交換容量）再生1mol所需質(zhì)量：R＝n·MB再生劑摩爾質(zhì)量G＝q·R＝q·n·MB（g/L）q:樹脂工作交換容量每臺(tái)離子交換器再生一次所需要再生劑的總量等于：式中α——工業(yè)用酸或鹽的濃

7、度或純度，%12.3.3除二氧化碳器1．原理：CO2具有腐蝕性，并增加強(qiáng)堿樹脂負(fù)荷，且一般為H床后：2．構(gòu)造和計(jì)算：1）構(gòu)造：2）填料：常用瓷環(huán)204m2/m3空隙率74%3）計(jì)算：G＝KF△Ckg／hG——單位時(shí)間能夠去除CO2的量（能力）K——解吸系數(shù)單位時(shí)間、單位接觸面積、單位推動(dòng)力下去除的CO2的數(shù)量瓷環(huán)面積單位時(shí)間需去除量：求F——瓷環(huán)面積（1）求體積VV＝F/E（３）風(fēng)量20～30m3/m3（水）瓷環(huán)阻力0.3～0.5KPa／m，據(jù)風(fēng)量，風(fēng)壓選風(fēng)機(jī)其它局部阻力0.4KPa結(jié)論：⑴K——解析系