【正文】 粒的水力特性上，而濕視密度則用于計(jì)算交換器內(nèi)裝填一定體積的樹脂層的重量。交換器內(nèi)裝載樹脂重=樹脂體積濕視密度26，什么是樹脂的溶漲性，哪些因素會(huì)影響樹脂的溶漲性？答：樹脂顆粒浸入水中時(shí)，其體積會(huì)漲大，稱為樹脂的溶漲性。樹脂的溶漲主要是樹脂遇水時(shí)其網(wǎng)孔漲大而致。樹脂的溶漲程度受以下因素的影響：1）交聯(lián)度愈小，溶漲程度愈大；2）溶液中的離子濃度愈高，溶漲程度愈小.27，實(shí)際使用中樹脂的溶漲性有什么實(shí)用意義？答：因?yàn)椴煌螒B(tài)的樹脂在水中的溶漲程度不同，強(qiáng)酸樹脂在水中的溶漲程度依次為：H+＞Na+＞NH4+＞K+；強(qiáng)堿樹脂的溶漲程度依次為：OH－＞HCO3－＞SO42＞Cl－。所以隨著樹脂在離子交換過程中因?yàn)槲x子的變換，其體積也會(huì)不斷的變化。在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)樹脂在交換和再生過程中吸著離子的變換，樹脂的體積會(huì)發(fā)生漲縮，例如強(qiáng)酸強(qiáng)堿樹脂由失效轉(zhuǎn)變?yōu)樵偕蜁r(shí)，體積會(huì)增加約7%，而弱堿樹脂由失效轉(zhuǎn)變?yōu)樵偕蜁r(shí)，則體積會(huì)縮小約20%，這種多次反復(fù)的漲縮會(huì)促使樹脂顆粒破碎。28，什么是樹脂上離子交換反應(yīng)的可逆性？答：樹脂上進(jìn)行的離子交換過程具有可逆性，例如當(dāng)陽樹脂與水中H+進(jìn)行離子交換時(shí)會(huì)發(fā)生下述反應(yīng)：RH＋Na+ = RNa＋H+ （式中R代表樹脂骨架），即樹脂上的H+會(huì)與水中的Na+進(jìn)行離子交換；但如果改變條件，離子交換過程會(huì)逆向進(jìn)行，RNa＋H+ = RH＋Na+，即樹脂上的Na+會(huì)與水中的H+進(jìn)行交換。由于樹脂的這個(gè)離子交換可逆性的特性，在離子交換過程中經(jīng)過離子交換已經(jīng)失效了的樹脂可以進(jìn)行再生而重復(fù)使用。29，什么是樹脂的選擇性，各種樹脂對水中不同離子的選擇性的順序排列是怎樣的？ 答：樹脂對水溶液中不同的離子會(huì)有不同的吸著能力，樹脂對吸著能力強(qiáng)的離子容易吸著，而且一旦吸著就不容易放出；而對吸著能力較弱的離子，即使吸著后，當(dāng)又遇到吸著能力強(qiáng)的離子時(shí)，會(huì)放出原先吸著的離子而改吸吸著能力強(qiáng)的離子，這就是樹脂的選擇性。樹脂的選擇性是樹脂能進(jìn)行離子交換的主要依據(jù)。樹脂對不同離子的選擇性有以下規(guī)律：1）元素的原子價(jià)愈高，選擇性愈強(qiáng)；2）當(dāng)離子濃度改變，其選擇性也會(huì)改變。 不同類別樹脂對不同離子的選擇性吸著能力的次序?yàn)椋? 0017強(qiáng)酸樹脂 Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞Na+＞H+ 2017強(qiáng)堿樹脂 SO42－＞Cl－＞OH－＞HCO3－＞HSiO3－ D113弱酸樹脂H+＞Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞NH4+＞Na+ D301弱堿樹脂OH－＞SO42－＞Cl－＞HCO3－（對HSiO3－無吸著能力）210，離子交換過程的運(yùn)行和再生各依據(jù)樹脂的什么特性？答：例如氫—鈉離子交換過程中，樹脂上的氫離子與水中的鈉離子進(jìn)行交換主要依靠樹脂對鈉離子的選擇性比對氫離子的選擇性高，因此樹脂防出氫離子而從水中吸取鈉離子，這就是離子交換過程；當(dāng)樹脂失效成鈉型樹脂后，利用樹脂上離子交換反應(yīng)的可逆性，只要增加水中氫離子的濃度，根據(jù)質(zhì)量作用定律當(dāng)水中氫離子濃度與樹脂上鈉離子濃度的乘積達(dá)到一定程度時(shí)，離子交換過程就會(huì)逆向進(jìn)行，樹脂上的鈉離子又會(huì)轉(zhuǎn)換成氫離子，即為再生過程。211，什么是樹脂的交換容量？答：一定體積（或重量）樹脂的離子交換能力即為樹脂的交換容量。 單位：mol/（m3樹脂）。因?yàn)闃渲诓煌螒B(tài)時(shí)的體積因其溶漲性的不同而不同，所以相應(yīng)的交換容量也會(huì)有不同，通常規(guī)定陽樹脂的交換容量以H型樹脂體積為準(zhǔn)，陰樹脂的交換容量以Cl型樹脂體積為準(zhǔn)。212，什么是樹脂的工作交換容量，在實(shí)際使用中工作交換容量有什么意義？答：樹脂的工作交換容量是樹脂在實(shí)際運(yùn)行條件下的離子交換能力，常用于對實(shí)際運(yùn)行過程的分析和計(jì)算。樹脂的工作交換容量決定于實(shí)際運(yùn)行中樹脂的再生程度、水中的離子濃度、交換器樹脂層的高度、水的流速、交換器的水力特性及交換器樹脂失效終點(diǎn)的控制等因數(shù)；在實(shí)際使用中，樹脂工交容量的意義為：在離子交換過程中樹脂共能吸著的離子總量，所以交換器樹脂工交容量高即表示交換器運(yùn)行周期內(nèi)能吸著的離子量多，也就是交換器周期制水量高，交換器的經(jīng)濟(jì)性能好。213，怎樣計(jì)算交換器運(yùn)行中樹脂的工作交換容量？答：交換器的樹脂總工作交換容量 = 交換器在運(yùn)行中總制水量（進(jìn)水離子濃度—出水離子濃度）交換器內(nèi)樹脂的平均工作交換容量 = 交換器樹脂總交換容量247。交換器內(nèi)樹脂的有效體積214，當(dāng)利用強(qiáng)酸陽樹脂對水中的Ca2＋進(jìn)行Na+交換處理時(shí)，進(jìn)水中Ca2＋濃度=，出水的Ca2＋濃度=。，周期制水量=700m3，怎樣計(jì)算交換器和樹脂的工作交換容量？答：樹脂的工作交換容量 = 700（－）= 1608 mol平均工作交換容量 = 700（－）247。 = 1005mol/m3215，樹脂在儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？答：樹脂在長期儲(chǔ)存時(shí)，為使其穩(wěn)定，應(yīng)將其變?yōu)橹行喳}型；2）樹脂在儲(chǔ)存中應(yīng)保持濕潤防止失水；3）樹脂應(yīng)盡量保存在室內(nèi)，環(huán)境溫度保持在5—40℃，絕對不應(yīng)低于0℃，防止樹脂凍結(jié)崩裂。4）為了防止細(xì)菌在樹脂中繁殖，最好將樹脂浸泡在蒸煮過的水中。216，新樹脂開始使用前應(yīng)作哪些予處理？答：因?yàn)樾聵渲谐：幸恍┻^剩溶劑及反應(yīng)不完全而生成的低聚物和某些重金屬離子，它們可以污染出水水質(zhì)，所以新樹脂在使用前最好先進(jìn)行予處理，以提高樹脂的穩(wěn)定性。對陽樹脂的予處理流程為：1）樹脂清洗，2）用2—4%濃度的NaOH浸泡4—8小時(shí)，3）清洗，4）用5%濃度的Hcl浸泡8小時(shí)，5）清洗待用。對陰樹脂的予處理流程為：1）樹脂清洗，2）用5%濃度的Hcl浸泡8小時(shí)， 3）清洗，4）用2—4%濃度的NaOH浸泡4—8小時(shí)，5）清洗待用。如果樹脂在使用時(shí)已失水而變干燥，則不應(yīng)立即接觸水，以防止樹脂膨脹而崩裂，應(yīng)該先用飽和鹽水浸泡18—20小時(shí)，然后逐步稀釋和清洗。如果機(jī)組同時(shí)處在啟運(yùn)階段，則需要大量的系統(tǒng)沖洗用水，此時(shí)除鹽系統(tǒng)的出水水質(zhì)雖較差，但已完全能滿足沖洗用水的要求，因此除鹽系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，樹脂則可以不進(jìn)行予處理而只需經(jīng)過徹底清洗，洗至排水無色無泡沫，即可再生和投運(yùn)。217，強(qiáng)酸陽樹脂在交換過程中有哪些主要交換特性？ 答：1）經(jīng)強(qiáng)酸陽樹脂交換后，水中陽離子全部轉(zhuǎn)成H＋，出水有酸度而無硬度和堿度；2）水中陰離子全部通過樹脂層，其中的HCO3—會(huì)與H＋ 生成CO2；強(qiáng)酸樹脂對水中的陽離子的選擇性吸著順序?yàn)椋篎e3+ Ca2+Mg2+Na+H+ 218，強(qiáng)堿樹脂有哪些主要交換特性？ 答：1）強(qiáng)堿樹脂對水中陰離子的選擇性為：SO42— Cl— OH— HCO3— HSiO3—，即它對強(qiáng)酸陰離子的吸著能力很強(qiáng)，對弱酸陰離子的吸著能力較小。2）對很弱的硅酸，它雖然能吸著其HSiO3—，但吸著能力很差。219，弱堿樹脂有哪些主要交換特性？ 答：1）弱堿樹脂對離子的選擇性順序?yàn)椋篛H— SO42— Cl— HCO3—。2）弱堿陰樹脂只能吸著水中的SO42— 、Cl— 等強(qiáng)酸根，對弱酸根HCO3— 的吸著能力很差，對更弱的硅酸根HSiO3—不能吸著。3）OH型弱堿樹脂對強(qiáng)酸根和弱酸根的吸著是有條件的，即吸著過程只能在酸性溶液中進(jìn)行，如果水的PH值過大時(shí)，水中的OH—濃度大，因?yàn)槿鯄A樹脂對OH—會(huì)優(yōu)先吸著，別的離子就不能取代它。所以在中性溶液中OH型弱堿樹脂就不能和它們進(jìn)行交換。4）OH型弱堿樹脂在運(yùn)行中轉(zhuǎn)變成Cl型時(shí)，其體積會(huì)有約25%的收縮。220，弱酸樹脂在離子交換中有哪些工藝特性？答：1）在離子交換過程中，弱酸樹脂只能與水中的碳酸鹽硬度交換而生成碳酸，與其他陽離子不起作用。因此利用弱酸樹脂時(shí)在去除水中碳酸鹽硬度的同時(shí)也降低了水的堿度；2）弱酸樹脂即使在去除水中的碳酸鹽硬度時(shí)，也有一定的泄漏率，而且這泄漏率會(huì)隨著弱酸樹脂的失效程度加深而不斷增大；3）由于弱酸樹脂不能去除除碳酸鹽硬度外的非碳酸鹽硬度和鈉離子等其他陽離子，所以在除鹽過程中必需與強(qiáng)酸樹脂聯(lián)合應(yīng)用；弱酸樹脂的工交容量高，價(jià)格也高，況且它的離子交換有嚴(yán)重的局限性，因此它對于大多數(shù)碳酸鹽硬度較低的地表水的處理中有一定的限制。第三部分 離子交換基本知識(shí)31，離子交換過程應(yīng)遵守哪些基本原則？答：1）離子交換遵循等摩爾量交換的原則，即水中1摩爾的離子與樹脂上同等的1摩爾離子進(jìn)行交換，即各離子在交換前后的摩爾量是相等的；2）離子交換應(yīng)符合質(zhì)量作用定律，即化學(xué)反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度的乘積成正比。離子交換過程和化學(xué)反應(yīng)同樣符合質(zhì)量作用定律，即改變水中的離子組成可以控制交換過程的進(jìn)行方向。32，水中的離子與樹脂上的離子進(jìn)行交換應(yīng)經(jīng)過哪幾個(gè)步驟？答：水中的離子與樹脂上的離子進(jìn)行的交換過程可以分為：水中的離子在水溶液中擴(kuò)散到樹脂顆粒表面。 擴(kuò)散到樹脂表面的離子穿透樹脂顆粒表面的水膜。2）水中的離子進(jìn)入樹脂顆粒內(nèi)部交聯(lián)網(wǎng)孔,在內(nèi)部擴(kuò)散,接觸到活性基團(tuán)；3）水中的離子與樹脂上的離子進(jìn)行離子交換；4）交換后的離子在樹脂交聯(lián)網(wǎng)孔內(nèi)擴(kuò)散,到樹脂顆粒表面；5）交換下的離子穿過樹脂顆粒表面的水膜,擴(kuò)散進(jìn)入水溶液中。上述各步中第1）與5）稱為膜擴(kuò)散，第2）與4）稱為內(nèi)擴(kuò)散。33，離子交換過程的交換速度由哪些因數(shù)來控制？答：離子交換過程的速度首先決定于到底是由膜擴(kuò)散或內(nèi)擴(kuò)散決定，而膜擴(kuò)散或內(nèi)擴(kuò)散會(huì)分別受到下列因素的不同影響：1）溶液的濃度 溶液的濃度是影響擴(kuò)散速度的重要因素，濃度愈大，擴(kuò)散速度愈快。水溶液中的離子濃度對內(nèi)擴(kuò)散和外擴(kuò)散有不同程度的影響，當(dāng)濃度大，膜擴(kuò)散的速度已較快，此時(shí)交換速度主要受內(nèi)擴(kuò)散的支配，這相當(dāng)于再生階段的情況。如離子濃度較小，膜擴(kuò)散的速度就很慢，交換速度就受膜擴(kuò)散的支配，這相當(dāng)于運(yùn)行時(shí)的情況。2）溶液的流速；溶液的流速只能加快膜擴(kuò)散，不能影響到內(nèi)擴(kuò)散。3）溶液的溫度；提高溶液溫度能同時(shí)加快膜擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散。所以離子交換運(yùn)行和再生時(shí)，夏季的處理效果會(huì)比冬季好。4）樹脂的交聯(lián)度；交聯(lián)度愈大，網(wǎng)孔愈小，其內(nèi)擴(kuò)散愈慢，尤其是當(dāng)水中有大離子時(shí)，對交換速度的影響就會(huì)更顯著。5）樹脂的粒徑；顆粒粒徑愈小，內(nèi)擴(kuò)散距離愈短，同時(shí)粒徑愈小，相當(dāng)于增加了樹脂膜擴(kuò)散的表面積，從而加快了交換速度。34，樹脂層內(nèi)的離子交換過程是怎樣進(jìn)行的，交換器的失效在樹脂層內(nèi)是怎樣反映的？ 答：1）交換器在運(yùn)行中，樹脂層內(nèi)會(huì)形成三個(gè)區(qū)域，即最上 層的失效樹脂層（稱失效層或飽和層）、中層的交換層（或稱工作層）和最下層的未交換層。因?yàn)橥ㄟ^工作層后的水質(zhì)已達(dá)到和這里的離子交換劑成平衡狀態(tài)，所以交換器最下部的一層樹脂在交換過程中不能發(fā)揮其全部的交換能力，而只是起保護(hù)出水水質(zhì)的作用，故這部分樹脂層又稱為保護(hù)層。 2）交換器中樹脂層內(nèi)的離子交換過程可以看作是樹脂層內(nèi)的工作層不斷的向下移動(dòng)的過程。隨著工作層的不斷下移的同時(shí)，上層的失效層高不斷增加，下層的未交換層高不斷的降低；只要在交換層下尚存有一定高度的未交換層樹脂，交換器的出水水質(zhì)應(yīng)保持不變。 3）當(dāng)樹脂層中的工作層的下緣下移到與樹脂層下緣接觸時(shí)，如果繼續(xù)運(yùn)行，勢必會(huì)因交換不完全而使水中帶有殘留的未交換離子，當(dāng)其濃度達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)時(shí)，交換器就失效； 4）交換器實(shí)際運(yùn)行中樹脂層中的區(qū)域交界面是不平整的，因而當(dāng)樹脂層失效時(shí)實(shí)際上工作層厚度也時(shí)不均勻的，當(dāng)其最厚處接觸到樹脂層底時(shí)，就會(huì)有離子漏過，所以實(shí)際上其失效點(diǎn)會(huì)提前，交界面愈不平整則樹脂的利用率也就愈低。35，通常交換器樹脂層內(nèi)的工作層約有多少厚？運(yùn)行中會(huì)受到哪些因數(shù)的影響？答：。運(yùn)行中工作層的厚度會(huì)受到多種因素的影響，如：1）水通過樹脂層的流速愈大，工作層則愈厚；2）樹脂的顆粒直徑愈大，工作層愈厚；3）進(jìn)水中要去除的離子濃度愈大，工作層愈厚；4）運(yùn)行中交換器內(nèi)水流愈不均勻，工作層愈厚。36，怎樣利用H＋==Na＋離子交換的出水水質(zhì)曲線來解釋交換器的運(yùn)行過程？ 答；在H == Na交換中，當(dāng)樹脂層內(nèi)的工作層向下移動(dòng)尚未接觸樹脂層底時(shí)，交換器因有樹脂層內(nèi)下層保護(hù)層的作用，出水水質(zhì)應(yīng)能平穩(wěn)的保持在合格范圍內(nèi)，如果以交換器出水量為橫坐標(biāo)，以交換器出水水質(zhì)（此處為含鈉量）作縱坐標(biāo)作水質(zhì)曲線，可見圖中的曲線AB段，此時(shí)出水水質(zhì)穩(wěn)定，曲線平穩(wěn)；當(dāng)樹脂層內(nèi)的工作層向下移動(dòng)至其下緣開始接觸樹脂層底時(shí)，交換器樹脂層內(nèi)下層保護(hù)層開始消失，出水中開始有應(yīng)該去除的離子漏過，出水水質(zhì)開始改變，即出水中的含鈉量開始升高，曲線開始漸升，到含鈉量達(dá)到失效標(biāo)準(zhǔn)后，即曲線升高至規(guī)定值時(shí)，交換器失效停運(yùn)，樹脂進(jìn)行再生處理。其水質(zhì)變化即圖中的BC段，其中B點(diǎn)即工作層開始接觸樹脂層底點(diǎn)，C點(diǎn)即交換器的失效點(diǎn)。如果繼續(xù)運(yùn)行，工作層內(nèi)未交換的離子迅速大量的漏出，使出水水質(zhì)迅速惡化，含鈉量迅速增高直到樹脂層內(nèi)的工作層全部消失，即樹脂層全部成失效層，此時(shí)的出水水質(zhì)就完全與進(jìn)水水質(zhì)相同。見圖中的CD曲線；圖中E及A的縱坐標(biāo)高度e及e′分別表示進(jìn)水和出水中的含鈉量；而C點(diǎn)的縱坐標(biāo)e168。則等于交換器控制的出水水質(zhì)合格標(biāo)準(zhǔn)。37，從水質(zhì)曲線上怎樣看出交換器的工作交換容量、總交換容量和失效后的樹脂殘余的工作交換容量？答：因?yàn)榻粨Q器總工交容量=（進(jìn)水離子含量出水離子含量）交換器周期制水量，從圖來看，交換器的總工交容量就應(yīng)等于曲線ABCFE所包含的面積的數(shù)值。而ABCDE面積即為交換器樹脂的總交換容量。CDF所包含的面積即為因工作層厚度而喪失的交換容量即交換器失效后的樹脂殘余的工作交換容量。38，多種陽離子與氫型樹脂交換過程各種吸著離子在樹脂層中有怎樣的分布規(guī)律？答：當(dāng)含有多種離子的水在固定床內(nèi)與氫型樹脂交換時(shí)，他們在樹脂層內(nèi)的分布規(guī)律如下：1）吸著離子在樹脂層內(nèi)的分布，時(shí)按其被樹脂吸著能力的大小，自上而下依次分布的。最上部是吸著能力最大的離子（即選擇性最大的離子），最下部是吸著能力最小的離子。2）各種離子的被吸著能力差異愈大，在樹脂層中的分層愈明顯。各種離子的被吸著能力差異較小時(shí)，在樹脂層中分層不明顯。例如同是二價(jià)的Ca2＋和Mg2＋因它們的選擇性差別小，在樹脂層內(nèi)混