【文章內容簡介】 — SO3H,此外煤質本身還有－ COOH,－ OH,以及硫酸氧化生成－ COOH,所以它實質上是一種混合離子交換劑。 : 分類 :根據(jù)其單體的種類 ,可分為苯乙烯系 ,酚醛系和丙烯酸系。 （ 1） 苯乙烯系離子交換樹脂 （ 2） 苯乙烯系磺酸型陽離子交換樹脂 （ 3） 苯乙烯系陰離子交換樹脂 （ 4） 丙烯酸系離子交換樹脂 基體是丙烯酸甲脂 (甲基丙烯酸甲脂 )和二乙烯苯共聚而成 ,結構如下 : A. 丙烯酸系羧酸樹脂 (弱陽 ) RCOOCH3 → RCOOH ( 在濃 ROH和 H2O條件下 ) B．丙烯酸系陰離子交換樹脂（弱堿） RCOOCH3+H2N(CH2)2NH(CH2)2NH2 →RCONH (CH2)2NH(CH2)2NH2 （ 5） 樹脂的結構類型 : A. 凝膠型 (特點 :抗氧化性和機械性強度較差 ,易受有機物污染 ) B. 大孔型樹脂 (缺點 :交換容量低 ,售價 貴 ,酸堿耗高 ) C. 第二代大孔型樹脂 (空隙率較第一代小 ,交換容量和凝膠相近 ,反應快 ) D. 超凝膠型樹脂 (控制苯乙烯和二乙烯苯之間反應速度 ,制得機械強度好的凝膠樹脂 ) E. 均孔型強堿性陰樹脂 (交聯(lián)均勻 ,孔眼大小相近 ,防有機物中毒 ) 第二節(jié) 離子交換樹脂的命名 :由分類名稱 ,骨架名稱 ,基本名稱三部分組成 . (1)分類名稱 :凝膠型 ,大孔型 (2)骨架名稱 :苯乙烯系 ,丙烯酸系 ,酚醛系 ,環(huán)陽系等 (3)基本名稱 :離子交換樹脂 (酸性冠陽 ,堿性冠陰 ) :大孔前加 D 第三節(jié) 離子交換原理 1. 交換作用 (主要在擴散 層進行 ,但由于擴散關系也將與固定層交換 ) 2. 壓縮作用 (再生液濃度太大時 ,不能提高再生效果 ,反使再生效果降低 ) 第四節(jié) 離子交換樹脂的性能 : (1) 外觀 :A顏色 。 B形狀 (圓球率 90%) (2) 粒度 (～ ) (3) 密度 : =干樹脂質量∕樹脂的真體積 g∕ml B. 濕真密度 =濕樹脂的質量∕濕樹脂的真體積 g∕ml C. 濕視密度 =濕樹脂的質量∕濕樹脂的堆積體積 g∕ml (4) 含水率 :含水率大則空隙率大 ,交聯(lián)度小 (5) 溶脹性：溶于水中樹脂體積變大。 影響因素：溶劑、交聯(lián)度 、活性基團、交換容量、溶液濃度、可交換離子本質。 對強性樹脂： H+＞ Na+＞ NH4+＞ K+＞ Ag+ OH_＞ HCO3_≈ CO32_＞ SO42_＞ Cl_，由此看出樹脂再生后體積膨脹。 (6) 耐磨性 (7) 溶解性 (影響因素 :交聯(lián)度小 ,電離能力大 ,離子水合半徑大 ,受高溫氧化影響 ) (8) 耐熱性 (陽樹脂≦ 100℃ ,強陰≦ 60℃ ,弱≦ 80℃陰 ) (9) 抗凍性 (10) 耐輻射性能 (11) 導電性 2. 化學性能 （ 1） 離子交換反應的可逆性。 離子交換反應是可逆的，例如當含有硬度的水通過 H型離子交換樹脂時其反應為： 2RH＋ Ca2+ R2Ca＋ 2H+ 當樹脂失效后為了恢復樹脂的交換能力，就可以利用離子交換反應的可逆性，用硫酸或鹽酸通過此失效的樹脂： R2Ca＋ 2H+ 2RH＋ Ca2+ 這兩種反應，實質上是可逆反應似的化學平衡移動，當水中 Ca2+ 和 H 型離子交換樹脂多時，反應正向進行；反之則逆行進行。 （ 2） 酸、堿性。樹脂的性能與電介質酸堿相同，在水中有電離出 H+ 和 OH_的能力。 （ 3） 中和與水解。離子交換樹脂的中和與水解的性能和同城的電解質一樣。 H型樹脂和堿溶液會進行中和反應，如 RSO3H ＋ NaOH RSO3Na＋ H2O 。 水解反應也和通常電解質的水解反應一樣，當水解產(chǎn)物有弱酸或弱堿時，水解度就大，如 RCOONa＋ H2O RCOOH＋ NaOH RNH3Cl＋ H2O RNH3OH＋ HCl所以，具有弱酸性基團和弱堿性基團的離子交換樹脂的鹽型，容易水解。 （ 4） 離子交換的選擇性。離子交換樹脂細琢各種粒子的能力不一，有些離子易被吸著，但吸著后要把它置換下來就比較困難；而另一些例子很難被吸著，但置換下來比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。 （ 5） 交換容量：分為全交換容量、工作交換容量、平衡交換容 量。單位 mol/l 或mol/m3 第五節(jié) 離子交換平衡 在稀溶液中，強酸型陽樹脂對常見陽離子的選擇性順序如下： Fe3+＞ Al3+＞ Ca2+＞ Mg2+＞ K+ ≈ NH4+＞ Na+ ＞這可以歸納兩個規(guī)律：離子所帶電荷愈大，愈易被吸收；當離子所帶電荷相同時，離子水合半徑較小的易被吸取。 對弱陽樹脂 H+位置前移，例如羧酸型樹脂 H+位于 Fe3+之前，所以弱酸樹脂易再生。 在濃溶液中，排列順序發(fā)生改變，某些低價離子會居于高價離子之前。 對稀溶液，強堿陰樹脂對陰離子的選擇性順序為： SO42_＞ Cl_＞ HCO3_＞ HSiO3_ 在濃溶液中交換順序是 : Cl_ ＞ SO42_＞ CO32_＞ SiO32_ 強堿型樹脂的選擇性順序，遵循以下三條規(guī)律： （ 1） 在強弱酸混合的溶液中，易吸取強酸的陰離子。 （ 2） 濃溶液與稀溶液相比，前者利于低價離子被吸取，后者利于高價離子被吸取。 （ 3） 在濃度和價數(shù)等條件相同的情況下，選擇性系數(shù)大的易被吸取。 第六節(jié) 離子交換速度 離子交換的動力學過程一般可分為五步： （ 1） 水中擴散通過膜 （ 2） 進入膠聯(lián)網(wǎng)孔 （ 3） 與交換基團接觸，進行 H+離子交換 （ 4） H+向表面擴散 （ 5） H+通過水膜進入水中 影響離子交換速度的因素： （ 1） 樹脂交換基團 （ 2） 樹脂的交聯(lián)度（交聯(lián)度大，網(wǎng)孔 小，交換慢） （ 3） 樹脂的顆粒（顆粒小交換快） （ 4） 溶液的濃度 （ 5） 溫度 （ 6） 攪拌或提高流速 （ 7） 離子的本性 第五章 水的離子交換處理 第一節(jié) 固定床離子交換原理 固定床是動態(tài)離子交換的一種形式，它是指運行中離子交換劑層固定在一個交換器中，一般不將交換劑轉移到床體外部進行再生。固定床的運行方式，通常是使水由上向下不斷地通過交換劑層。 1. 水中陽離子只有 Ca2+時和 Na離子交換劑的交換 進水 影響保護層厚度的因素：流速、生水 質量、樹脂粒度、交換劑孔隙率 失效層 和溫度。 工作層 尚未工作層 出水 2. 水中含有 Ca2+、 Mg2+ 、 Na+時和 H離子交換劑的交換 進水 Ca2+ Mg2+ Na+ H+ 出水 第二節(jié) 離子 交換軟化和除鹽 1. 軟化 如離子交換水處理的目的只是為了軟化，即除去水中鈣鎂，則可采用鈉離子交換法。其交換過程如下式： （ 1）運行： 2RNa＋ Ca2+（ Mg2+） R2Ca(Mg)＋ 2Na＋ （ 2）再生： R2Ca(Mg)＋ 2Na＋ 2RNa＋ Ca2+（ Mg2+） 鹽耗＝ G/V(H－ HC) g/mol G－再生鹽量 g V－制水量 m3 H－ HC－原水硬度和生水硬度差值 mol/m2(1/2Me2+) 2. 軟化和除堿： （ 1）加硫酸除堿： NaHCO3＋ H2SO4 Na2SO4＋ CO2 ＋ 2H2O CO2用除碳器除去 （ 2）采用強酸性 H離子交換劑的 H－ Na離子交換 強酸性 H離子交換劑可以將水中各種陰離子轉變成相應的酸，固它的出水是酸性的。因此和加酸法相似，可以利用它的出水中和調另一部分水的堿度。由于它不是外加藥劑到水中，所以不會增大水中的含鹽量，而是降低。 （ 3）采用強酸性 H離子交換劑的 H－ Na離子交換 用弱酸 H離子交換劑來除去水中堿度是一種很好的方法，因為這種交換劑分解中鹽的能力較弱，它僅與弱酸鹽類（堿度）反應，交換后不產(chǎn)生強酸。弱酸 H離子交換劑失效后，很容易再生 ，酸耗低，通常為理論的 110％，因此比較經(jīng)濟，排廢酸問題也較少。 （ 4） H離子交換劑采用貧再生方式的 H－ Na離子交換 是指 H離子交換劑失效后，用理論量的酸進行再生，是交換劑再生不充分，上層為 H型，下部還有鈣鎂型的樹脂。 （ 5）除碳器 鼓風式除碳器：使水中的 CO2隨吹入的空氣排入大氣。因為空氣中的 CO2 含量很少，即它的分壓很小，所以當鼓入除碳器的空氣流和經(jīng) H交換處理的水接觸時，水中 CO2便會析出并被空氣帶走。 真空式除碳器：利用真空泵或噴射器從除碳器的上部抽真空，使水達到沸點從而除去水中的氣體。 第三節(jié) 固定床 離子交換 1. 順流式 運行水流與再生液流動方向一致，通常是由上向下流動。 運行：反洗、再生（劑量、濃度、再生流速、濕度、再生劑種類和純度）、正洗、交換。 2. 逆流式 運行水流與再生液流動方向相反。 運行：小反洗、放水、頂壓、進再生液、逆流沖洗（置換）、小反洗、正洗、投運。 逆流再生注意事項： （ 1） 實層厚度和空氣壓力應符合要求 （ 2） 再生水質好 （ 3） 中排應加固 （ 4） 采用白球作壓實層其密度應小于樹脂 （ 5） 再生劑質量要好 （ 6） 防止氣泡混入 3. 分流再生 分流再生是在床層表面下約 400－ 600mm 處裝排水裝置，使再生液自上下同時進入，廢液自中間排水裝置 排出。 4. 浮動床 （ 1） 運行水由下至上，將樹脂托起，再生由上至下 優(yōu)點：出水質量好，流速高。阻力小，酸耗低，操作方便。 缺點：樹脂絮體外清洗。 （ 2） 運行：落床、再生、置換和正洗、成床。 第四節(jié) 連續(xù)床離子交換 1. 移動床 是指交換器中的交換劑層在運行中是不斷移動的，即定期的排出一部分樹脂和不僅等量再生好的新鮮樹脂。被排除失效樹脂的再生過程，是在另一專用設備中進行的。，所以供水基本上是連續(xù)的。 2. 流動床 流動床分為無壓力式和壓力式兩種類型。 第六章 水的離子除鹽 第一節(jié) （ 1） 在稀溶液中選擇性： SO42_＞ NO3_＞ Cl_＞ OH＞ F＞ HCO3_＞ HSiO3_ ROH＋ NaHSiO3＝ RHSiO3＋ NaOH 水中 OH含量大，交換不徹底，先進陽床使 NaHSiO3 則 ROH＋ H2SiO3＝ RHSiO3＋ H2O （ 2） 再生： a. 再生劑：用 NaOH，因為強堿陰樹脂除硅必須轉化成 OH 型。 ，提高堿耗對洗硅有利。 :先濃 (%~%后稀 )洗硅效果好 (濃壓縮雙電層 ) d:再生液溫度和再生時間 f:再生劑的純度 (3)交換 (制水 ) 1).進 水中金屬陽離子要低 (有利于除硅 ) 2).進水中碳酸會計師要低 (樹脂對 HCO3吸附性與 HSiO3的相似 ) 對硫酸根 .氯根 .硝酸根等強酸根吸附 ,對 HCO3吸附弱 ,對 HSiO3不能吸附。 吸附只能在酸性條件下進行 ,中性溶液中 ,弱堿性 OH 型樹脂封鎖交換能力。 R(NH3OH) 2+H2SO4→ K(NH3 )2 SO4+ 2H2O RNH3OH+HCl→ RNH3Cl+ H2O 弱酸樹脂對離子的選擇為 OH＞ SO42＞ NO3＞ Cl＞ HCO3(所以易再生 ) 弱堿樹脂吸附有機物可 以在再生時被洗出來 (因交聯(lián)度低 ,孔隙大 ) 第二節(jié) 復床除鹽 H OH 第三節(jié) 混合床除鹽 1. 原理 :可看成許多陰陽樹脂交錯排列的多吸式復床 (1000~2020級 )(可消除反離子影響 ) 2. 再生 :先反洗分層 ,陰在上 ,陽在下 (對方便分層 ,濕真密度差應大于 15%~20%陰 :陽 =2:1) 失效后行