离子交换培训资料.ppt
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离子交换离子交换一一离子交换原理离子交换原理二二一级除盐系统一级除盐系统三三混合型离子交换器混合型离子交换器四四影响离子交换器运行的因素影响离子交换器运行的因素树脂的离子交换是一种可逆反应，反应式可表示为：
树脂的离子交换是一种可逆反应，反应式可表示为：
RA+BRA+BRB+ARB+A与任何化学平衡一样，上述反应遵循质量作用定律，它的逆反应就是与任何化学平衡一样，上述反应遵循质量作用定律，它的逆反应就是AA型树脂的型树脂的再生。
平衡常数表达式：
再生。
平衡常数表达式：
KKBBAA=RB=RBA/A/（RARABB）KKBBAA11树脂对树脂对BB的亲和力大于对的亲和力大于对AA的亲和力，的亲和力，图中曲线图中曲线cc；KKBBAA1A13+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+排水装置排水装置压脂层压脂层200mm进水装置进水装置反洗反洗空间空间中间排液装置中间排液装置树脂树脂层层1600mm逆流再生阳离子交换器结构图逆流再生阳离子交换器结构图进水装置的作用进水装置的作用是均匀分布进水于是均匀分布进水于交换器的进水截面上。
另一个作用交换器的进水截面上。
另一个作用是均匀收集反洗排水是均匀收集反洗排水。
排水装置的作用排水装置的作用是均匀收集处理好是均匀收集处理好的水；另一个作用是均匀分配反洗的水；另一个作用是均匀分配反洗进水。
进水。
中间排液装置的作用中间排液装置的作用：
中间排液装：
中间排液装置对逆流再生离子交换器运行效果置对逆流再生离子交换器运行效果有较大影响，其作用是均匀排出再有较大影响，其作用是均匀排出再生液，防止树脂乱层、流失外，还生液，防止树脂乱层、流失外，还应有足够的强度，安装时应保证在应有足够的强度，安装时应保证在交换器内呈水平状态，交换器内呈水平状态，阳离子交换器结构阳离子交换器结构压脂层的作用压脂层的作用过滤掉水中的悬浮物过滤掉水中的悬浮物及机械杂质；使进水通过压脂层均及机械杂质；使进水通过压脂层均匀作用于树脂层表面；防止树脂在匀作用于树脂层表面；防止树脂在逆流再生中乱层。
逆流再生中乱层。
图图44交换器中离子分布情况交换器中离子分布情况（a）（a）开始进水时开始进水时（b）（b）交换器失效时交换器失效时当当交交换换器器不不断断进进水水，随随离离子子交交换换的的不不断断进进行行，由由于于水水中中的的CaCa2+2+比比MgMg2+2+、NaNa2+2+与与树树脂脂的的亲亲合合力力更更大大，更更易易被被树树脂脂吸吸收收，所所以以水水中中的的CaCa2+2+离离子子可可和和已已吸吸收收了了MgMg2+2+的的树树脂脂进进行行交交换换反反应应，使使CaCa型型树树脂脂层层向向下下扩扩展展，而而被被置置换换下下来来的的MgMg2+2+一一起起与与NaNa+型型树树脂脂发发生生交交换换，使使MgMg2+2+型型树树脂脂层层下下移移而而NaNa+的的交交换换区区域域也也逐逐渐渐下下移移。
在在运运行行过过程程中中，这这三三层层不不同同型型态态的的交交换换剂剂的的高高度度在在不断地向下扩展，如图不断地向下扩展，如图44所示。
所示。
阳床整个制水周期阳床整个制水周期（运行开始到交换器失效这段时间运行开始到交换器失效这段时间）中中电导率、钠离子浓度、酸度变化可用图电导率、钠离子浓度、酸度变化可用图55表示。
表示。
开始通水正洗时随水的不断通入，水质越来越好。
因开始通水正洗时随水的不断通入，水质越来越好。
因而电导率、酸度、钠离子快速下降（而电导率、酸度、钠离子快速下降（aa点前）。
在点前）。
在abab为为稳定制水过程，稳定制水过程，bb点后树脂开始失效。
此时水中钠增加，点后树脂开始失效。
此时水中钠增加，氢离子减少而氢氧根增加，使酸度下降，电导率下降。
氢离子减少而氢氧根增加，使酸度下降，电导率下降。
图图55强酸强酸HH型阳离子交型阳离子交换换器典型出水曲线器典型出水曲线ab运行时的交换情况运行时的交换情况无顶压逆流再生的操作步骤：
无顶压逆流再生的操作步骤：
11）小反洗。
小反洗。
只对压脂层进行反洗，冲洗掉积聚在压脂层上的只对压脂层进行反洗，冲洗掉积聚在压脂层上的污染物。
用水为该级交换器的进口水，流速树脂不乱层为宜，污染物。
用水为该级交换器的进口水，流速树脂不乱层为宜，一直反洗至出水清澈为为止。
一直反洗至出水清澈为为止。
22）放水放水。
待树脂颗粒下沉后，放掉中间排液装置以上的水。
待树脂颗粒下沉后，放掉中间排液装置以上的水。
33）进再生液进再生液。
将再生液从底部充入交换器内，严格控制其流。
将再生液从底部充入交换器内，严格控制其流速和浓度。
速和浓度。
44）置换置换。
进完再生液，关闭再生液计量箱出口阀，按再生液。
进完再生液，关闭再生液计量箱出口阀，按再生液的流速和流量继续用稀释再生液的除盐水进行置换，直至出水的流速和流量继续用稀释再生液的除盐水进行置换，直至出水指标合格为止。
关闭进水阀。
指标合格为止。
关闭进水阀。
55）小正洗小正洗。
水从上部进入，控制适当的流速，洗去再生后压。
水从上部进入，控制适当的流速，洗去再生后压脂层中残留的再生废液和杂质。
脂层中残留的再生废液和杂质。
66）正洗正洗。
用水自上而下进行正洗，直到出水水质合格，即可。
用水自上而下进行正洗，直到出水水质合格，即可投入运行。
投入运行。
树脂的再生树脂的再生压脂层压脂层进进水水再再生生液液出出水水逆流固定床制水和再逆流固定床制水和再生流向图生流向图再生废液再生废液进进水水再再生生液液出出水水交换器经过多周期运行后，下部树脂层也会受到一定程度的污染，必须定期对交换器经过多周期运行后，下部树脂层也会受到一定程度的污染，必须定期对整个树脂层进行大反洗，大反洗前先进行小反洗，在大反洗时流量应由小到大，逐整个树脂层进行大反洗，大反洗前先进行小反洗，在大反洗时流量应由小到大，逐步增大。
步增大。
离子交换器的运行中技术经济指标有交换器的出水水质，工作交换容量和相应的离子交换器的运行中技术经济指标有交换器的出水水质，工作交换容量和相应的再生剂再生剂比耗，周期制水量及再生过程中消耗水量。
比耗，周期制水量及再生过程中消耗水量。
工作交换容量工作交换容量（qqii）：
在一个制水运行周期中，平均单位体积树脂进行交换所放出的离子在一个制水运行周期中，平均单位体积树脂进行交换所放出的离子量（量（mmolmmol/）。
计算式：
）。
计算式：
qqii=（A+S）V/V=（A+S）V/Vii。
式中，式中，AA为平均进水碱度为平均进水碱度,mmolmmol；为平均出水酸度为平均出水酸度,mmolmmol；为从正洗合格开始制水到失效一周期内的总制水量，；为从正洗合格开始制水到失效一周期内的总制水量，mm33;V;Vii交换器内的树脂体积，交换器内的树脂体积，mm33。
酸酸耗：
耗：
使交换剂恢复使交换剂恢复molmol的的离子交换能力，所消耗的酸的的克数。
离子交换能力，所消耗的酸的的克数。
酸耗（酸耗（ggmolmol）酸的克数酸的克数周期制水量周期制水量（L）（L）（阳床出口平均酸度阳床进口平均阳床出口平均酸度阳床进口平均碱度）碱度）（mol（mol）。
比耗：
比耗：
再生剂的实际酸耗与理论酸耗（酸的摩尔质量）的比值。
在实际中常用平均比再生剂的实际酸耗与理论酸耗（酸的摩尔质量）的比值。
在实际中常用平均比耗来表示。
耗来表示。
水耗：
水耗：
每次再生所耗水的体积与树脂层体积之比。
每次再生所耗水的体积与树脂层体积之比。
出水水质：
出水水质：
是监督阳床出水的含钠量。
是监督阳床出水的含钠量。
运行时的技术经济指标运行时的技术经济指标2.2.除碳器除碳器除碳原理除碳原理水水通通过过阳阳离离子子交交换换器器，水水中中的的HCOHCO33-与与从从树树脂脂上上交交换换下下来来的的HH+结结合合，形形成成HH22COCO33极极不不稳稳定定，随随即即分分解解生生成成的的COCO22：
HH22COCO33HH22O+COO+CO22水水中中的的COCO22，可可以以看看作作是是溶溶解解在在水水中中的的气气体体，它它的的溶溶解解度度与与气气体体分分压压的的关关系系符符合合亨亨利利定定律律，即即在在一一定定的的温温度度下下气气体体在在液液体体中中的的溶溶解解度度与与该该气气体体在在液液面面上上的的分分压压成成正正比比。
只只要要降降低低水水面面上上COCO22的的分分压压力力，溶溶于于水水中中的的游离游离COCO22就能解吸出来。
就能解吸出来。
降降低低液液面面COCO22气气体体分分压压的的常常用用方方法法有有鼓鼓风风和和抽抽真真空空两两种种。
图图66除碳器结构除碳器结构除除碳碳器器工工作作时时水水中中上上部部布布水水扳扳扳扳淋淋下下，通通过过填填料料层层后后，从从下下部部排排入入水水箱箱。
空空气气从从下下部部由由风机引入，通过填料层后由顶部排出。
风机引入，通过填料层后由顶部排出。
在在除除碳碳器器中中因因填填料料的的阻阻挡挡作作用用，从从上上面面流流下下来来的的水水被被分分散散成成许许多多小小股股水水流流、微微小小滴滴或或水水膜，增大了空气与水的接触面积。
膜，增大了空气与水的接触面积。
因因空空气气中中COCO22含含量量很很小小（约约0.03%0.03%），在在水水中中溶溶解解达达平平衡衡时时不不到到0.45mg/L0.45mg/L，这这样样水水与与空气接触时，水中的空气接触时，水中的COCO22便会析出。
便会析出。
真空除碳真空除碳真真空空除除碳碳通通过过真真空空泵泵或或喷喷射射器器，从从除除碳碳器器的的不同部位抽真空而达到除碳的目的。
不同部位抽真空而达到除碳的目的。
排水口排水口进气口进气口进水口进水口oooooooo排气口排气口填料支撑填料支撑扳扳填料层填料层布水扳布水扳鼓风除碳器的结构鼓风除碳器的结构它的工作原理除了同上述的鼓风除碳所不同的是：
在真空除碳过程中，它的工作原理除了同上述的鼓风除碳所不同的是：
在真空除碳过程中，水中其它溶解气体水中其它溶解气体（如氧气如氧气）也同时被除去，这是鼓风除碳所不能做到的。
也同时被除去，这是鼓风除碳所不能做到的。
3.阴离子交换器阴离子交换器（阴床阴床）1/2H1/2H22SOSO441/2SO1/2SO44HNOHNO33NONO331/2H1/2H22COCO33+ROH+ROHRR1/2CO1/2CO33+2H2H22OOHClHClCICI1/2H1/2H22SiOSiO33HSiOHSiO33阴离子交换实质上是阴树脂中的阴离子交换实质上是阴树脂中的OH与酸性水与酸性水（经过阳离子交换及除碳经过阳离子交换及除碳）中的负离子进行交换。
所以在强碱性阴离子交换器内发生的反应为：
中的负离子进行交换。
所以在强碱性阴离子交换器内发生的反应为：
图图77强碱性强碱性OHOH型离子型离子交换器出水水质变化交换器出水水质变化根根据据强强碱碱阴阴树树脂脂的的交交换换规规律律，HSiOHSiO33-集集中中在在交交换换器器中中树树脂脂的的底底部部。
所所以以当当强强碱碱性性OHOH型型阴阴离离子子交交换换器器失失效效时时，HSiOHSiO33-先先漏漏出出来来，致使出水的硅含量升高致使出水的硅含量升高。
因强碱因强碱阴树脂的选择性顺序为：
阴树脂的选择性顺序为：
SOSO4422NONO33ClClOHOHFFHCOHCO33HSiOHSiO33压脂层压脂层进水装置进水装置反洗反洗空间空间中间排液装置中间排液装置树脂树脂层层2500mm排水装置排水装置逆流再生阴离子交换器示意图逆流再生阴离子交换器示意图阴离子交换器与阳离子交换阴离子交换器与阳离子交换器一样是逆流再生工艺，其器一样是逆流再生工艺，其操作步骤与阳离子交换器相操作步骤与阳离子交换器相同。
其交换器结构示意图与同。
其交换器结构示意图与阳离子交换器也相同。
阳离子交换器也相同。
进入离子交换器的水，应注意水中浊度、有机物、余氯和铁的含量。
进入离子交换器的水，应注意水中浊度、有机物
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