发布时间 : 星期六 文章锅外水处理更新完毕开始阅读caa23197dd88d0d233d46a49
目录
目录 ...................................................................................................................................................... 1 第一节 离子交换的基本知识 ............................................................................................................ 3
一、离子交换原理....................................................................................................................... 3 二、离子交换平衡....................................................................................................................... 4
(一) 离子交换平衡 .............................................................................................................. 4 (二) 离子交换选择性系数 .................................................................................................. 5 二、离子交换速度....................................................................................................................... 7
(一) 离子交换步骤 .............................................................................................................. 7 (二) 离子交换速度方程 ...................................................................................................... 8 (三) 离子交换速度的影响因素 .......................................................................................... 8
第二节 离子交换树脂的简介 .......................................................................................................... 11
一、离子交换剂的分类、命名和性能 ..................................................................................... 11
(一) 离子交换剂的分类 .................................................................................................... 11 (二) 离子交换树脂的命名 ................................................................................................ 11 (三) 离子交换树脂的性能 ................................................................................................ 14 二、离子交换树脂的处理与贮存 ............................................................................................. 31
(一) 离子交换树脂的处理 ................................................................................................ 31 (二) 离子交换树脂的贮存 ................................................................................................ 32 三、树脂的变质、污染、复苏和报废 ..................................................................................... 33
(一) 变质 ............................................................................................................................ 33 (二) 树脂的污染和复苏 .................................................................................................... 34 (三) 树脂的报废 ................................................................................................................ 36
第三节 Na离子交换软化处理的基本原理 ..................................................................................... 39
一、Na离子交换运行原理 ....................................................................................................... 39
(一) Na离子交换的基本反应 ........................................................................................... 39 (二) Na离子交换树脂的层内过程 ................................................................................... 39 二、Na离子交换再生原理 ....................................................................................................... 40 第四节 软化和降碱处理的常用方法 .............................................................................................. 41
一、部分钠离子交换法 ............................................................................................................. 41 二、氢—钠型离子交换法 ......................................................................................................... 42
(一) 氢型离子交换法 ........................................................................................................ 42 (二) 氢离子交换树脂再生 ................................................................................................ 44 (三) 氢钠型离子交换法 .................................................................................................... 45 三、氨—钠型离子交换法 ......................................................................................................... 48 第五节 离子交换水处理设备及其系统 .......................................................................................... 50
一、顺流再生固定床离子交换器 ............................................................................................. 50
(一) 顺流再生固定床离子交换器的结构 ........................................................................ 50 (二) 顺流再生固定床离子交换器运行方式 .................................................................... 53 (三) 顺流再生固定床离子交换过程中的离子排代过程 ................................................ 55 二、逆流再生固定床离子交换器 ............................................................................................. 55
(一) 逆流再生固定床离子交换器构造 ............................................................................ 55
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(二) 逆流再生固定床离子交换器运行方式 .................................................................... 56 (三) 逆流再生固定床离子交换运行中的离子排代过程 ................................................ 58 三、分流再生固定床离子交换器 ............................................................................................. 58
(一) 分流再生固定床离子交换器结构 ............................................................................ 59 (二) 分流再生固定床离子交换器运行 ............................................................................ 59 四、双层床离子交换器 ............................................................................................................. 60 五、双室双层床离子交换器 ..................................................................................................... 60 六、双室双层浮动床床离子交换器 ......................................................................................... 61 七、满室床离子交换器 ............................................................................................................. 61 八、浮动床离子交换器 ............................................................................................................. 62
(一) 浮动床离子交换器种类 ............................................................................................ 62 (二) 运行式浮动床 ............................................................................................................ 63 (三) 浮动床离子交换器的特点 ........................................................................................ 70 九、移动床离子交换器 ............................................................................................................. 70
(一) 移动床的结构 ............................................................................................................ 70 (二) 移动床水处理主要设备 ............................................................................................ 71 (三) 工艺流程 .................................................................................................................... 72 (四) 移动床离子交换器的特点 ........................................................................................ 73 十、流动床 ................................................................................................................................ 73 十一、混合离子交换器 ............................................................................................................. 74
(一) 混合床的结构 ............................................................................................................ 74 (二) 混合床的运行操作 .................................................................................................... 74 (三) 混合床的特点 ............................................................................................................ 75 十二、自动钠离子交换器 ......................................................................................................... 76
(一) 自动钠离子交换器的结构 ........................................................................................ 76 (二) 自动钠离子交换器的运行 ........................................................................................ 77 (三) 自动钠离子交换容量的影响因素 ............................................................................ 80 (四) 自动钠离子交换器的一般特点 ................................................................................ 81 十三、除碳器 ............................................................................................................................ 81
(一) 目的 ............................................................................................................................ 81 (二) 除碳器的类型及结构 ................................................................................................ 81 (三) 工作原理 .................................................................................................................... 82 十四、离子交换系统的附属设备 ............................................................................................. 83
(一) 盐再生系统 ................................................................................................................ 83 (二) 酸、碱再生系统 ........................................................................................................ 84 十五、离子交换器运行操作故障及其消除方法 ..................................................................... 85
(一) 离子交换器 ................................................................................................................ 85 (二) 运行情况 .................................................................................................................... 86 (三) 再生药剂 .................................................................................................................... 86 十六、离子交换器及其系统防腐 ............................................................................................. 86 参考文献 ............................................................................................................................................ 87
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第一节 离子交换的基本知识
一、离子交换原理
晶格交换理论、双电层理论和唐南(Donnan)膜理论，可以解释离子交换现象。相互理论之间既有相似之处，也存在着较大的差异。其中双电层理论最适合解释离子交换的水处理过程，被大部分学者所接受。
双电层理论认为，电解质溶液中的带电粒子通过电荷作用，周围选择性的吸附着大量的离子。吸附正离子的粒子带正电，吸附负离子的粒子带负电，但整个溶液呈电中性，所以粒子周围存在等量的反离子存在。故粒子周围表面吸附的粒子与电解质溶液中的反离子构成双电层。
现假设离子交换剂的高分子表面也存在这样假想的双电层。图5-1形象的表示了该双电层结构。在离子交换树脂的高分子表面由化学键的作用，牢固的结合着一层离子，该层离子不能在溶液中自由的移动，故称为固定离子层或吸附层；固定层之外的粒子，可以在一定范围内自由的移动，称为可移动层或扩散层。固定层内的反离子，正负电荷的静电引力较大。扩散层的反离子，由于受到异电荷的引力较小，在溶液中布朗热运动比较显著，这些反离子在溶液中，由高分子表面逐渐向溶液中扩散，扩散到溶液中的反离子与溶液中的其它反离子进行互换位置，此现象即为离子交换。
图5-1 离子交换树脂的双电层结构
由此可知，离子交换作用主要发生在扩散层的反离子与溶液中其它反离子之间。这是由于扩散层的反离子与高分子表面离得越远，扩散层反离子受到的作用力越小，其能力越大，
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活动能力也越强，也就越易与溶液中的其它反离子交换。但是，这种交换不完全被限制在扩散层，溶液中的反离子先交换到扩散层后，扩散层内被交换的反离子越来越多，由于动平衡关系，这些反离子还会与固定层的反离子互换位置，进行交换，直至完成整个离子交换过程。
二、离子交换平衡 (一) 离子交换平衡
19世纪中期，G.M.古德贝格和 P.瓦格提出：化学反应速率与反应物的有效质量成正比。此即质量作用定律，其中的有效质量实际是指浓度。质量作用定律是研究化学反应的基本定律。离子交换反应具有可逆性，并按等摩尔进行，因此离子交换反应同样服从等质量和质量作用定律。
离子交换平衡是指在一定温度下，经过一定时间，离子交换体系中固态的树脂相和溶液之间的离子交换反应达到平衡。
假设溶液中阴离子不与阳离子发生化学反应，以阳离子交换反应为例，说明离子交换平衡。
nRB?An??RnA?nB? 5-1
式中：A——n价阳离子；
n?B?——单价阳离子；
RB——单价阳离子交换基团。
当离子交换反应达到平衡时：
AK'B?fra??RnA??fb?B?frb??RB??fan?? 5-2
??A?nn?式中：KB表示热力学平衡常数 A'A??，?B?——分别表示平衡时，溶液中A离子和B离子的浓度(mol/L)；
n?? fa，fb——分别表示平衡时，溶液中A离子和B离子的活度系数；
?RnA?，?RB?——分别表示平衡时，离子交换树脂中A型和B型树脂的浓度(mol/L)；
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