离子交换技术.ppt

一、离子交换分离法概述 1.定义及原理 2.离子交换树脂的结构 3.离子交换树脂的基本性能 4.离子交换平衡 5.离子交换速度 6.强酸型阳离子交换树脂分离示例 7.强酸型阳离子交换树脂洗脱示例 1.定义及原理 ① 定义 离子交换分离法是利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应进行分离的方法。 ② 原理 离子交换分离法是基于物质在固相与液相之间的 分配。 2.离子交换树脂的结构 3.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 3.离子交换树脂的基本性能 ④．溶胀性 干树脂+水→湿树脂 体积胀大 绝对溶胀度 Na型→H型 体积膨大，相对溶胀度，湿真密度减少 Cl型→OH型 ⑤.密度 3.离子交换树脂的基本性能 ⑥.交换容量 全交换容量:一定量树脂所具有的活性基团或可交换离 子的总数量 工作交换容量：树脂在给定工作条件下实际上可利用的 交换能力 ⑦.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。 4.离子交换平衡 5.离子交换速度 1.外部离子向树脂颗粒表面迁移并通过树脂表面的边界水膜 2.待交换离子向内进行孔道扩散，到达有效交换位置 3.交换反应 4.被换下离子向外进行孔道扩散 5.通过边界水膜进入外部溶液 影响交换速度的因素: 溶液浓度；流速和搅拌速率 树脂粒径；交联度 离子化合价；离子大小 7.强酸型阳离子交换树脂洗脱示例 二、离子交换分离法装置及应用 1.离子交换装置 2.离子交换装置的工作周期 3.逆流再生离子交换装置的特点 4.混床 1.离子交换装置 ①.按运行方式： 单层床 固定床 双层床 混合床 移动床 连续床 流动床 ②.固定床按照原水与 顺流再生固定床 再生液的流动方向： 逆流再生固定床 ③.按树脂不同：钠离子交换器，氢离子交换器 2.离子交换装置的工作周期 2.离子交换装置的工作周期 ②.反洗 （1）目的： 松动树脂层，有利于再生液均匀分布； 清洗截留杂质及气泡等； 清除破碎的树脂 （2）用原水或软化水，水的流向与交换时相反 （3）要求： 膨胀率e：40~80%（大：浪费水且树脂颗粒间距大，不能碰撞 摩擦，反洗效果不好；小：也不能使树脂循环摩擦，效果差。 反洗流速v：10~15m/h(与e对应，e大则v大) 反洗时间T：30min实际看反洗水中杂质量) 2.离子交换装置的工作周期 ③.再生：特定的树脂的工作交换容量取决于再生质量的好。 再生剂用量高，树脂再生度高，出水水质稳定；但再生度到 一定程度后增加再生剂用量，树脂的工作交换容量增加甚少 再生剂比耗增加很快，制水成本增加很快。 2.离子交换装置的工作周期 ④.正洗： （1）目的：再生后的树脂中含有大量的再生剂，会腐蚀金属，含有大量的硬度离子使初期出水恶化；顶出再生液，充分利用再生剂；排除硬度离子保证初期出水水质H﹤0.05meq/L。 （2）方法：原水或软水，与再生液流向相反 终点控制：Cl-与原水相同，Ca2+下降至0.05meq/L以下 （3）水量：Q=3~6m3/m3树脂 （4）流速：初期3m/h，可充分利用Nal;后期6~8m/h，可缩短时间 2.离子交换装置的工作周期 ⑤.工作周期 交换、反洗、再生、正洗四步所经历的时间称交换器的工作周期 一个工作周期大约10~12小时，其中反洗、再生、正洗属再生作业，需2~2.5小时。 3.逆流再生离子交换装置的特点 逆流再生混合床的 特点分析： ①.再生剂用量少，再生液首先接触饱和程度低的底层树脂，[R2Ca]低，[NaOH]