12.水质工程学III—水的软化与除盐 §2-3 离子交换法基本原理(上)(ppt文档)
软化与除盐-水与废水物化处理的原理与工艺-水处理工程-讲义-
第九章软化与除盐（Softening and Salt Removal）第1节概述一、水中主要溶解杂质离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+)HCO3-, SO42-, Cl-一般Fe2+, SiO32-含量较少。
气体：CO2,O2总硬度：Ca2+, Mg2+,碳酸盐硬度（暂时硬度）非碳酸盐硬度含盐量：∑阳＋∑阴软化：降低硬度除碱：HCO3－（锅炉给水、碱度太高，会汽水共沸）除盐：降低含盐量二、硬度单位mmol/L, meq/L, 度（我国用德国度）德国度＝10 mg CaO/L 美国度＝1mg CaCO3/L三、水的纯度以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆厘米）淡化水：高含盐量水经局部处理脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量1－5mg/L纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L高纯水：含盐量<0.1mg/L四、软化和除盐基本方法1.软化(1)加热去除暂时硬度(2)药剂软化：根据溶度积原理(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法第2节药剂软化法一、石灰软化法：CaO + H2O = Ca(OH)2CO2 + Ca(OH)2 ---CaCO3↓+ H2OCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓ + 2H2OMg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O若碱度>硬度，还应去除多余的HCO3－若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2所以，石灰投加量：[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] + 2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度以及降低水中的碱度二、石灰－纯碱法去除碳酸盐和非碳酸盐硬度CaSO4 + Na2CO3 ----CaCO3↓+ Na2SO4MgSO4 + Na2CO3 ---MgCO3 + Na2SO4MgCO3 + Ca(OH)2– CaCO3↓+Mg(OH)2↓但纯碱太贵，此法一般不用。
软化与除盐技术
软化与除盐技术一、引言软化与除盐技术是现代水处理领域中重要的技术之一。
随着城市化进程的加速以及水资源的日益短缺，对水质的要求也越来越高。
软化与除盐技术可以有效去除水中的硬度离子和盐分，提高水质，满足人们对清洁、高纯度水的需求。
本文将从软化技术和除盐技术两个方面进行讨论。
二、软化技术1. 软化技术的原理软化技术主要是通过去除水中的钙离子和镁离子来降低水的硬度。
钙离子和镁离子是造成水硬度的主要离子，它们会与碳酸根离子结合形成难溶的碳酸钙和碳酸镁，从而导致水的硬度增加。
软化技术通过交换树脂或添加化学剂的方式，将钙离子和镁离子与树脂或化学剂中的钠离子进行交换，使水中的钙离子和镁离子被去除，从而降低水的硬度。
2. 软化技术的应用软化技术广泛应用于工业生产、生活用水等领域。
在工业生产中，硬水会导致设备结垢、管道堵塞等问题，软化技术可以有效解决这些问题，提高生产效率。
在生活用水中，硬水不仅影响洗涤效果，还会对人体健康造成一定影响，软化技术可以改善水质，提供更好的用水体验。
三、除盐技术1. 除盐技术的原理除盐技术是指将水中的盐分去除，使水变为淡水的过程。
目前常用的除盐技术主要包括电渗透、蒸馏和离子交换等。
其中，电渗透是利用半透膜的选择性通透性，通过施加外电场将水中的盐分排除；蒸馏是通过加热水，使水蒸发，然后将蒸汽冷凝得到纯净水；离子交换是利用树脂或其他吸附材料对水中的离子进行交换，从而去除盐分。
2. 除盐技术的应用除盐技术主要应用于海水淡化、工业废水处理等领域。
海水淡化是指将海水中的盐分去除，得到淡水的过程。
由于海水中盐分的浓度较高，传统的水处理技术无法满足需求，除盐技术成为海水淡化的关键技术。
工业废水处理中，除盐技术可以将废水中的盐分去除，降低废水对环境的污染程度。
四、软化与除盐技术的发展趋势随着科技的进步和需求的增加，软化与除盐技术也在不断发展。
目前，越来越多的新型材料和设备被应用于软化与除盐技术中，提高了技术的效率和可靠性。
11.水质工程学III—水的软化与除盐 §2-2 水的药剂软化法(ppt文档)
：
• 2HCO3-≒CO2+CO32- +H2O
(a)
• CO32- +Ca2+≒CaCO3
(b)
• 当Ca(OH)2首先与CO2反应后，(a)向右进行导致(b)向右进行
，使CaCO3析出，为软化创造了条件。
水质工程学Ⅲ
第二章 水的软化与除盐
§2-2 水的药剂软化法
主讲：张立秋 副教授
§ 2-2水的药剂软化法
一、概述：（定义；工艺组成） 二、石灰软化法：（石灰生产过程、原理；特 点；适用条件；石灰用量计算） 三、其他软化法：（石灰–苏打法；石灰–石 膏法）
一、概述 1.定义：基于溶度积原理，加入某些药剂，把水中钙、 镁离子转变成难溶化合物使之沉淀析出。 A、原理：溶度积原理 B、药剂：石灰、苏打、石膏 C、CaCO3 、Mg(OH)2溶度积最小
化合物 溶度积
水处理中常见难溶化合物的溶度积（25℃）
CaCO3
CaSO4
Ca(OH)2
MgCO3
4.7×10-9
2.5×10-5
5.0×10-6
4.0×10-5
Mg(OH)2 8.9×10-12Fra bibliotek 2，工艺组成：
原水（加药）→混合→反应→沉淀→过滤→消 毒
二、石灰软化法：
• 1、石灰的生产过程：
• 石灰石 煅烧 生石灰 消化 熟石灰
CaO=28([CO2]+HcCa+HnMg+K+α) (g/T)
B、HCa<HC
Ca2+ HCO3-
水质工程学教学大纲
水质工程学教学大纲目录1、《水质工程学Ⅰ》课程教学大纲2、《水质工程学Ⅱ》课程教学大纲3、《水质工程学Ⅲ》课程教学大纲4、《水质工程学实验技术》课程教学大纲《水质工程学Ⅰ》课程教学大纲一、教学大纲说明（一）课程的性质、地位、作用和任务《水质工程学Ⅰ》是给排水科学与工程专业的主干课程之一，是给排水科学与工程专业的必修课，本课程主要介绍以给水处理为主的物理化学处理技术。
通过该课程的学习使学生掌握给水净化方法的基本概念和基本理论，了解给水处理构筑物的工艺过程与工作原理，培养学生具备进行处理构筑物的工艺设计与设计计算的能力。
（二）教学目的和要求通过本课程的学习，学生应达到下列要求：1.分析各种水体的原水杂质成分，选择合理的水处理工艺方案，掌握各种水质处理的基本方法；2.掌握城市自来水处理的基本原理、工艺过程与城市水厂的设计计算方法以及了解自来水厂运营的基本知识；完成城市给水处理厂的课程设计，掌握设计基本方法、方案确定、工艺流程的选择、单体处理构筑物的设计与计算，水厂总平面的布置、水厂高程的设计等。
3.掌握各种处理构筑物的特点与水处理机理；4.了解水处理技术新方法、新工艺及发展趋势。
（三）课程教学方法与手段《水质工程学Ⅰ》课程是给排水科学与工程专业的主干课程之一，本课程在教学过程中，课程的计划时数是以课堂理论教学为主，在课程进行的全过程中采取理论与实践相结合的方式，在理论教学部分结束以后进行1.5周的课程设计。
在教学过程中采用现代化的教学手段，计算机多媒体辅助教学，深入浅出，理论联系实际，在教师的指导下，通过设计使学生了解利用工具书及如何使用专业设计规范等的基本方法。
采用理论与工程实际案例讨论相结合的教学方法，教学手段拟采用PowerPoint多媒体教学。
（四）课程与其它课程的联系《水力学》、《水分析化学》是本门课程的基础，《泵与泵站》、《水资源利用与保护》、《给水排水管网系统》课程与本课程联系更加紧密，《水质工程学实验技术》是本课程的主要实验教学部分。
水质工程学 教学大纲
●课程教学目的本课程是环境工程专业必修的主要专业课之一，以讲授水处理单元操作为主，目的是使学生对水、废水与污染物的性质、来源、水质标准及控制水污染的基本途径和治理方法有较全面深入的了解，初步掌握水污染治理技术。
●教学任务本课程的任务是讲授水处理方法的基本知识，配合实验、学习、课程设计、毕业专题等教学环节，最终使学生掌握水处理的基本理论与工程技术，为进行水处理工程设计、科学研究和运行管理打下基础。
●教学内容的结构一、理论教学第一篇水质与水处理概论第 1 章水质与水质标准1.1 天然水中杂质的种类与性质1.2 水体的污染和自净1.3 饮用水水质与健康1.4 用水水质标准1.5 污水的排放标准第 2 章水的处理方法概论2.1 主要单元处理方法2.2 反应器的概念及其在水处理中的应用2.3 水处理工艺流程第二篇物理、化学及物理化学处理工艺原理第 3 章凝聚和絮凝3.1 胶体的稳定性3.2 混凝原理3.3 混凝剂3.4 混凝动力学3.5 混凝过程3.6 混凝设施3.7 混凝试验第 4 章沉淀4.1 杂质颗粒在静水中的沉淀4.2 平流式沉淀池4.3 斜板、斜管沉淀池4.4 澄清池4.5 水中造粒4.6 浓缩4.7 气浮第 5 章过滤5.1 慢滤池与快滤池5.2 颗粒滤料5.3 快滤池的运行5.4 过滤理论5.5 滤层的反冲洗5.6 几种常见的滤池第 6 章吸附6.1 吸附概述6.2 活性炭吸附6.3 活性炭吸附的应用6.4 活性炭的再生6.5 水处理中的其它吸附剂第 7 章氧化还原与消毒7.1 概述7.2 氯氧化与消毒7.3 臭氧氧化与消毒7.4 其他氧化与消毒方法7.5 高级氧化概述第 8 章离子交换8.1 离子交换概述8.2 离子交换反应8.3 离子交换装置及运行操作8.4 离子交换的应用第 9 章膜滤技术9.1 概述9.2 微滤和超滤9.3 反渗透和纳滤9.4 电渗析9.5 膜滤技术在水处理中的应用第 10 章水的冷却 (自学部分)10.1 水的冷却原理10.2 冷却的热力学问题10.3 冷却水的水质与水处理第 11 章腐蚀与结垢 (自学部分)11.1 腐蚀类型与过程11.2 影响腐蚀的因素与腐蚀形式11.3 水质稳定指数11.4 水质稳定处理第 12 章其它处理方法 (自学部分)12.1 中和12.2 化学沉淀12.3 电解12.4 吹脱、汽提法12.5 萃取法第三篇生物处理理论与应用第 13 章活性污泥法13.1 活性污泥法的理论基础13.2 活性污泥的性能指标及其有关参数 13.3 活性污泥反应动力学及其应用13.4 活性污泥法的各种演变及应用13.5 曝气及曝气系统13.6 活性污泥法污水处理系统的过程控制与运行管理 13.7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用13.8 活性污泥法的发展与新工艺第 14 章生物膜法14.1 生物膜法的基本概念14.2 生物膜的增长及动力学14.3 生物滤池14.4 生物转盘14.5 生物接触氧化法14.6 生物流化床14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理工艺14.8 生物膜法的运行管理第 15 章厌氧生物处理15.1 概述15.2 厌氧生物处理的基本原理15.3 厌氧微生物生态学15.4 升流式厌氧污泥层工艺15.5 两相厌氧生物处理15.6 悬浮生长厌氧生物处理法15.7 固着生长厌氧生物处理法第 16 章自然生物处理系统16.1 稳定塘的基本原理16.2 好氧塘16.3 兼性塘16.4 厌氧塘16.5 曝气塘与深度处理塘16.6 常规稳定塘的设计原则第 17 章污泥处理、处置与利用17.1 概述17.2 污泥的分类、性质及计算17.3 污泥浓缩17.4 污泥的厌氧消化17.5 污泥的其它稳定措施17.6 污泥的调理17.7 污泥的干化与脱水17.8 污泥的干燥与焚化17.9 污泥的有效利用与最终处理第四篇水处理工艺系统第 18 章常用给水处理工艺系统（实践部分）18.1 给水处理工艺系统的选择原则18.2 地面水的常规处理工艺系统18.3 受污染水源水的处理工艺系统18.4 水的除藻18.5 水的除臭除味18.6 给水厂污水的回收利用18.7 给水厂污泥的处理与处置第 19 章特种水源水处理工艺系统（实践部分）19.1 高浊度水处理工艺系统19.2 地下水除铁除锰处理工艺系统19.3 水的除氟除砷处理工艺系统19.4 软化、除盐与锅炉水处理工艺系统19.5 游泳池水的处理工艺系统第 20 章城市污水处理工艺系统（实践部分）20.1 污水处理工艺系统的选择原则20.2 城市污水处理工艺系统20.3 活性污泥法处理系统实例20.4 污水深度处理与再生水有效利用20.5 污泥处理与利用工艺系统第 21 章工业废水处理工艺系统（实践部分）21.1 概述21.2 常用工业废水处理工艺系统二、实验教学1.颗粒自由沉淀实验Particle Free Sediment Experiment2.混凝实验Coagulation Experiment3.过滤及反冲洗实验Filtration and Wash Experiment4.树脂类型的鉴别Identifying Species of Resin5.强酸性阳树脂总交换容量的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Exchange Total Volume6.强酸性阳树脂工作交换容量的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Working Exchange Volume 7.曝气充氧实验Aeration Experiment8.完全混合式活性污泥法处理系统的观测和运行Completely Mixed Activated Sludge Process9.污泥沉降比 (SV%)和污泥指数(SVI)的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Exchange Total Volume 10.曝气池中环境因素的监测和菌胶团中生物相的观察Environmental Factor Monitor and Observation of Miroorganism in Zoogloea in Aeration Tank11.生物转盘实验Rotating Bio Disc Experiment12.SBR法计算机自动控制系统Computer Auto Control System of SBR13.间歇式活性污泥法实验Experiment System of Sequencing Batch Reactor模块或单元教学目标与任务“水质工程学”是环境工程专业和给水排水工程专业的重要学科基础课之一。
10.水质工程学III—水的软化与除盐 §2-1 软化的目的与方法(ppt文档)
四、软化方法：
2，离子交换法：利用某些离子交换剂所具有的 阳离子（ H+、Na+ ）与水中Ca2+、Mg2+进行交换 反应达到软化的目的或利用固体电解质中可交 换离子（ H+、Na+ ）置换水中溶解离子（Ca2+ 、Mg2+ ）的方法。
离子交换剂（树脂）：包括惰性骨架（固定 部分）和活性基团（可交换部分）
三、硬度与碱度
• 1、硬度的分类 • 硬水中常见的离子： Ca2+、Mg2+、 HCO3ˉ、 Clˉ、
SO42ˉ • 总硬度（Ht）：水中钙、镁离子的总含量或总浓度。
暂时硬度（Hc）：碳酸盐硬度（煮沸时可析出） 永久硬度（Hn）：非碳酸盐硬度（煮沸时不可析出） 钙硬度（HCa）： 镁硬度（HMg）： • 关系：Ht= Hc+ Hn= HCa + HMg • 暂时硬度加热分解： Mg(HCO3)2 →Mg(OH)2↓+2CO2↑
§2-5离子交换除盐概述 §2-6 离子交换除盐方法与系统
§2—1软化的目的与方法 概述
一、软化的目的 二、基本概念 三、硬度与碱度 四、软化的方法
一、软化的目的：
1，软化定义：去除水中部分或全部硬度的过程 称 为水的软化。
2，目的： （1）避免锅炉水由于硬度而生垢浪费燃料、烧损部
件、爆炸 （2）避免 Ca2+ 、 Mg2+对工业冷却设备正常运行的
Ca(HCO3)2 →CaCO3↓+H2O +CO2↑
2、碱度：水的碱度与酸度相反，是指水中能与强酸即H＋发 生中和作用的物质的总量。其组成通常也是三类物质：一是 强碱，如NaOH、Ca(OH)2等；二是弱碱，如NH3、有机胺类； 三是强碱弱酸盐，如各种碳酸盐、重碳酸盐、硅酸盐、硫化 物等。这些物质在水中会全部或部分电离生成OH-或经过水 解生成OH-，这些OH-与强酸进行中和反应。
离子交换软化与除盐
离子交换软化和除盐实验一、 实验目的① 加深离子交换基本理论的理解。
② 了解离子交换软化设备的操作方法。
③ 熟悉离子交换过程。
④ 进一步熟悉水的硬度、碱度和pH 值的测定方法。
二、实验原理离子交换是目前常用软化与除盐的方法。
离子交换树脂是一种不溶于水的固体颗粒状物质，它能够从电解质溶液中把本身所含的另外一种带有相同电性符合的离子与其等量的置换出来，按照所交换的种类，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
阳离子交换树脂是以钠离子（Na +型）或氢离子型（H +型）置换溶液中的阳离子从而将其去除掉。
置换反应为：钠型 NaOR+M 2+⇔MR+2Na + 氢型 H 2R+M 2+⇔MR+2H + 反应式中R 表示树脂，M 2+表示阳离子。
阴离子交换树脂是以羟基（OH -）离子置换溶液中的阴离子，从而将其去除掉，置换反应式为：R(OH)+A 2-⇔RA+2OH -反应式中R 表示树脂；A 2-表示阴离子。
离子交换吸附能力，在其他条件相同时，交换能力大小顺序如下：阳离子交换顺序（强酸性阳树脂）Fe 3+>Al 3+>Ca 2+>Mg 2+>K +>H +>Na +>H +>Li +。
阴离子交换顺序（强碱性阴树脂）为：草酸离子>柠檬酸离子>-34PO >-24SO >Cl ->-3NO 。
实际上，天然水中及工业废水中都不会只含有一种离子，通常都含有多种阳离子和多种阴离子，交换过程也复杂的多。
就软化而言，含有多种阳离子和多种阴离子交换层时Cu 2+、Zn 2+、Ni 2+、Ca 2+、Mg 2+被吸附在树脂上，同时释放Na ，从而使水得到软化。
当树脂的交换容量耗尽时，交换柱流出水的硬度就会超过规定值，这一情况称为穿透。
此时，必须将树脂再生。
再生前，应对交换柱进行反冲洗，以除去固体沉积物。
阳离子交换柱再生方法是用盐溶液（）或用酸溶液（）流过交换柱；而阴离子交换柱再生方法是用氢氧化钠（）溶液或氢氧化铵（）溶液流过交换柱。
水的软化和除盐全解
练习题：原水中Ca2+浓度1.8meq/L，Mg2+浓度 0.8meq/L，HCO3-浓度2.3meq/L，Fe2+浓度 1.5meq/L，CO2浓度0.24meq/L。用石灰法对 原水进行软化，混凝剂投量为0.3meq/L，试 求石灰用量（以g CaO /（T原水）计）。
三、 水的除盐
水 的 除 盐 与 咸 水 淡 化
五．蒸馏法
其中电渗析、反渗透、超滤和蒸馏主要用于水的除盐与咸水淡化。
二、水 的 药 剂 软 化 法
软 化
溶度积原理 石灰软化 a) 石灰软化的原理 b) 石灰软化过程 c) 石灰软化的主要去除物 d) 石灰用量的计算
e) 石灰软化的效果
f) 石灰软化的适用范围 石灰-苏打软化O3-和CO32-相互转化的重要因 素。
B. 石灰软化时，石灰与水中游离CO2反应，使反应(9) 向右进行，产生CO32-，使水中的Ca2+生成CaCO3 沉淀析出，达到去除Ca2+的目的。
石 灰 软 化——石灰软化过程
软 化
对非碳酸盐硬度的影响： (11) MgSO4+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaSO4 (12) MgCl2+Ca(OH)2→Mg(OH)2↓+CaCl2 结论： 熟石灰与水中非碳酸盐的镁硬度起反应生成Mg(OH)2 的同时产生了等物质的量的非碳酸盐的钙硬度。
Na盐 CaSO4 MgSO4
CaCO3
Mg(OH)2
软 化
水中离子的假想结合
c(1/2Ca2+)=2.4 c(1/2Mg2+)=1.2
c(1/2SO42-)=1.8
c(1/2Na+)=1.2
c (Cl-)=1.8
离子交换法基本原理
离子交换法基本原理离子交换法是一种常见的水处理技术，它通过将水中的离子与固体交换树脂上的离子来去除水中的杂质。
离子交换法的基本原理是利用树脂的特殊结构和化学性质，将水中的离子与树脂上的离子进行交换，从而实现水的净化。
离子交换树脂是一种高分子化合物，它具有一定的孔隙结构和化学反应活性。
树脂的孔隙结构可以使水分子在其中流动，而树脂的化学反应活性则可以使树脂上的离子与水中的离子进行交换。
树脂上的离子通常是一些带电的离子，如氢离子、钠离子、铵离子等。
当水中的离子与树脂上的离子发生交换时，水中的杂质就会被去除，从而实现水的净化。
离子交换法的应用范围非常广泛，可以用于处理各种类型的水，如自来水、地下水、海水等。
离子交换法可以去除水中的各种离子，如钙离子、镁离子、铁离子、铜离子、铅离子等。
离子交换法还可以用于去除水中的有机物、微生物和放射性物质等。
离子交换法的操作比较简单，通常包括两个步骤：吸附和再生。
吸附是指将水中的离子吸附到树脂上，而再生则是指将树脂上的离子与水中的离子进行交换，从而使树脂恢复吸附能力。
再生通常需要用到一些化学物质，如盐酸、氢氧化钠等。
离子交换法的优点是可以去除水中的各种离子和杂质，从而提高水的质量。
离子交换法还可以用于水的软化、脱盐和纯化等。
离子交换法的缺点是需要定期更换树脂，而且再生过程会产生一些废水和废盐，需要进行处理。
离子交换法是一种常见的水处理技术，它通过将水中的离子与固体交换树脂上的离子来去除水中的杂质。
离子交换法的基本原理是利用树脂的特殊结构和化学性质，将水中的离子与树脂上的离子进行交换，从而实现水的净化。
离子交换法的应用范围广泛，操作简单，但需要定期更换树脂和处理废水和废盐。
污水处理中的软化与脱盐技术
污水处理中的软化与脱盐技术1. 背景污水处理是保护水资源、改善水质的重要环节在污水处理过程中，软化和脱盐技术是关键步骤，主要目的是去除水中的硬度和盐分，以满足不同行业的用水需求本文将详细介绍污水处理中的软化与脱盐技术，包括其原理、工艺及应用2. 软化技术软化技术是通过去除水中的钙、镁离子，降低水的硬度，从而防止水中的硬度离子在设备和管道内形成水垢软化技术主要分为两种：离子交换软化和药剂软化2.1 离子交换软化离子交换软化技术是利用离子交换树脂去除水中的钙、镁离子在离子交换过程中，钙、镁离子与树脂上的钠离子发生交换，使水中的硬度离子被树脂上的钠离子取代离子交换软化装置主要由树脂罐、钠离子再生装置和控制系统组成该技术具有处理效果好、占地面积小、操作简便等优点2.2 药剂软化药剂软化技术是通过向水中添加软化药剂（如石灰、纯碱等），使钙、镁离子与药剂发生反应，形成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁沉淀，从而降低水的硬度药剂软化装置主要包括药剂投加系统、混合装置和沉淀池该技术适用于小规模污水处理，但药剂投加量和处理成本较高3. 脱盐技术脱盐技术是去除水中盐分的过程，主要目的是满足特定行业对淡水的需求目前常用的脱盐技术有电渗析、反渗透和离子交换膜法等3.1 电渗析电渗析是一种利用电场力作用，通过离子交换膜实现水中阴阳离子交换，达到脱盐的目的电渗析装置由阴、阳离子交换膜、阴阳极和控制系统组成该技术具有脱盐效果好、能耗低、操作简便等优点3.2 反渗透反渗透是一种利用半透膜，对水施加大于渗透压的压力，使水中的盐分、有机物等溶质通过半透膜，从而实现脱盐的过程反渗透装置主要由反渗透膜、高压泵、控制系统等组成该技术具有脱盐率高、占地面积小、操作简便等优点3.3 离子交换膜法离子交换膜法是利用离子交换膜对水中阴阳离子进行选择性透过，实现脱盐的目的该技术具有脱盐效果好、能耗低、操作简便等优点，但设备投资和运行成本较高4. 应用软化与脱盐技术在多个行业具有广泛应用，如：1.工业生产：软化与脱盐技术可有效防止水垢在工业设备内形成，延长设备使用寿命，提高生产效率2.饮用水：软化与脱盐技术可去除水中的硬度和盐分，提高饮用水的口感和品质3.农业灌溉：软化与脱盐技术可解决盐碱地灌溉问题，提高作物产量和品质4.环保：软化与脱盐技术可减少污水处理过程中的污染物含量，降低环保处理成本5. 结论污水处理中的软化与脱盐技术是保护水资源、改善水质的关键环节通过介绍软化与脱盐技术的原理、工艺及应用，有助于了解其在不同行业的重要性在实际应用中，应根据实际情况选择合适的软化与脱盐技术，以实现高效、经济的污水处理效果1. 背景随着我国经济社会的快速发展，水资源短缺和水环境污染问题日益严重污水处理是解决水环境污染的重要手段，而软化与脱盐技术在污水处理中发挥着至关重要的作用本文将详细阐述污水处理中的软化与脱盐技术，包括技术原理、工艺流程和应用领域2. 软化技术软化技术主要是通过去除水中的钙镁离子，从而降低水的硬度，防止水中的硬度离子在设备和管道内形成水垢常用的软化技术有离子交换软化和药剂软化2.1 离子交换软化离子交换软化技术是利用离子交换树脂去除水中的钙、镁离子在离子交换过程中，钙、镁离子与树脂上的钠离子发生交换，使水中的硬度离子被树脂上的钠离子取代离子交换软化装置主要由树脂罐、钠离子再生装置和控制系统组成该技术具有处理效果好、占地面积小、操作简便等优点2.2 药剂软化药剂软化技术是通过向水中添加软化药剂（如石灰、纯碱等），使钙、镁离子与药剂发生反应，形成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁沉淀，从而降低水的硬度药剂软化装置主要包括药剂投加系统、混合装置和沉淀池该技术适用于小规模污水处理，但药剂投加量和处理成本较高3. 脱盐技术脱盐技术是去除水中盐分的过程，主要目的是满足特定行业对淡水的需求目前常用的脱盐技术有电渗析、反渗透和离子交换膜法等3.1 电渗析电渗析是一种利用电场力作用，通过离子交换膜实现水中阴阳离子交换，达到脱盐的目的电渗析装置由阴、阳离子交换膜、阴阳极和控制系统组成该技术具有脱盐效果好、能耗低、操作简便等优点3.2 反渗透反渗透是一种利用半透膜，对水施加大于渗透压的压力，使水中的盐分、有机物等溶质通过半透膜，从而实现脱盐的过程反渗透装置主要由反渗透膜、高压泵、控制系统等组成该技术具有脱盐率高、占地面积小、操作简便等优点3.3 离子交换膜法离子交换膜法是利用离子交换膜对水中阴阳离子进行选择性透过，实现脱盐的目的该技术具有脱盐效果好、能耗低、操作简便等优点，但设备投资和运行成本较高4. 应用软化与脱盐技术在多个行业具有广泛应用，如：1.工业生产：软化与脱盐技术可有效防止水垢在工业设备内形成，延长设备使用寿命，提高生产效率2.饮用水：软化与脱盐技术可去除水中的硬度和盐分，提高饮用水的口感和品质3.农业灌溉：软化与脱盐技术可解决盐碱地灌溉问题，提高作物产量和品质4.环保：软化与脱盐技术可减少污水处理过程中的污染物含量，降低环保处理成本5. 结论污水处理中的软化与脱盐技术对于保护水资源、改善水质具有重要意义通过阐述软化与脱盐技术的原理、工艺及应用，有助于了解其在不同行业的重要性在实际应用中，应根据实际情况选择合适的软化与脱盐技术，以实现高效、经济的污水处理效果应用场合工业生产在工业生产中，软化与脱盐技术主要应用于以下几个方面：1.防止设备结垢：软化与脱盐技术可以有效防止水中的硬度离子在工业设备内形成水垢，延长设备使用寿命，提高生产效率2.提高产品品质：软化与脱盐技术可确保生产过程中用水的质量，对于对水质有较高要求的产品，如制药、食品等行业的生产过程中尤为重要3.降低能耗：通过软化与脱盐技术，可以减少因水垢形成而导致的设备能耗增加，降低生产成本饮用水在饮用水处理中，软化与脱盐技术的应用主要包括：1.提高口感：软化与脱盐技术可去除水中的硬度和盐分，使饮用水口感更佳2.保障健康：软化与脱盐技术可以去除水中的有害物质，保障饮用水的卫生安全3.满足需求：随着人们生活水平的提高，对于饮用水的要求也越来越高，软化与脱盐技术可以满足人们对于高品质饮用水的需求农业灌溉在农业灌溉中，软化与脱盐技术的应用主要包括：1.提高作物产量：软化与脱盐技术可以解决盐碱地灌溉问题，提高作物产量和品质2.节约水资源：通过软化与脱盐技术，可以提高水资源的利用率，减少水资源浪费3.保护环境：软化与脱盐技术可以减少因盐碱地灌溉导致的土壤盐渍化，保护农业生态环境在环保领域，软化与脱盐技术的应用主要包括：1.减少污染物含量：软化与脱盐技术可以去除污水处理过程中的污染物，降低污水处理难度2.降低处理成本：通过软化与脱盐技术，可以降低环保处理成本，提高污水处理效率3.保护水资源：软化与脱盐技术可以有效保护水资源，为水资源的可持续利用提供保障注意事项选择合适的软化与脱盐技术在实际应用中，应根据实际情况选择合适的软化与脱盐技术例如，在工业生产中，可根据设备对水质的要求和水中的硬度、盐分含量选择适合的软化与脱盐技术考虑运行成本和经济效益在选择软化与脱盐技术时，要充分考虑运行成本和经济效益例如，在农业灌溉中，应选择运行成本较低的软化与脱盐技术，以降低农业生产的成本设备维护与更换对于软化与脱盐设备，要定期进行维护和更换，确保设备运行的正常和处理效果的稳定例如，在离子交换软化装置中，要定期检查树脂的运行状态，及时更换失效的树脂监测与控制在软化与脱盐过程中，要进行严格的监测与控制，确保处理水质达到预期目标例如，在反渗透装置中，要监测进水水质、压力、流量等参数，确保反渗透装置的正常运行环保合规在软化与脱盐过程中，要遵守环保法规，确保处理过程不对环境造成污染例如，在污水处理过程中，要确保软化与脱盐技术的应用不会产生新的污染物在应用软化与脱盐技术时，要充分考虑应用场合和注意事项，确保技术应用的科学合理、经济高效。
软化水的离子交换法的工作原理
软化水的离子交换法的工作原理来源 2011-11-30 15:49:31软化水的离子交换法的工作原理为了使大家易于理解接受，以下的说法是尽量通俗的说法，与标准工具书的说法可能不尽一致(但不会出现技术性错误)。
离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。
一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。
当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。
硬水就变为软水，这是软化水设备的工作过程。
当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。
不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。
任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。
反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。
反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。
这个过程一般需要5-15分钟左右。
吸盐(再生)：即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。
在实际工作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。
慢冲洗(置换)：在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。
水的离子交换除盐以及阴、阳、混床的基础知识
离子交换的基本知识为了除去水中离子态杂质，现在采用最普遍的方法是离子交换。
这种方法可以将水中离子态杂质请出得比较彻底，因而能制得很纯的水。
所以，在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中，它是一个必要的步骤。
离子交换处理，必须用一种称作离子交换剂的物质（简称交换剂）来进行。
这种物质遇水时，可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，如Na型离子交换剂遇到含有Ca2+的水时，就发生如式（4-1）的交换反应：2RNa+Ca2+→R2Ca+2Na+（注：R表示离子交换剂机构中不可交换的部分）反应结果，水中Ca2+被吸着在交换剂上，交换剂转变成Ca型，而交换剂上原有的Na+跑入水中，这样水中的Ca2+就被除去了。
转变成Ca型的交换剂，可以用钠盐溶液通过的办法，使其再变成Na型的交换剂，以便重新使用。
离子交换剂的种类很多，有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分，此外，按结构特征来分，还有大孔型和凝胶型等。
现在普遍使用人工合成的离子交换树脂。
一、离子交换树脂的结构离子交换树脂属于高分子化合物，结构比较复杂，离子交换剂的结构可以被区分为两个部分：一部分具有高分子的结构形式，称为离子交换剂的骨架；另一部分是带有可交换离子的基团（称为活性基因），它们化合在高分子骨架。
所谓“骨架”，是因为它具有庞大的空间结构，支持着整个化合物，像动物的骨架支持着肌体一样，从化学的观点来说，它是一种不溶于水的高分子化合物。
高分子化合物一般是由许多低分子化合物头尾相结合、连成一大串而形成的。
这些低分子化合物称为单体，此化合过程称为聚合或缩合。
离子交换树脂，根据其单体的种类，可分为苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等。
苯乙烯系是现在我国电厂有得最广泛的一种，我公司使用的也是苯乙烯系离子交换树脂。
二、离子交换树脂的性能1、物理性能（1）外观1）颜色。
离子交换树脂是一种透明或半透明的物质，依其组成的不同，呈现的颜色也各异：苯乙烯系呈黄色，其他也有黑及赤褐色的。
水的离子交换除盐以及阴、阳、混床的基础知识
水的离子交换除盐以及阴、阳、混床的基础知识离子交换的基本知识为了除去水中离子态杂质，现在采用最普遍的方法是离子交换。
这种方法可以将水中离子态杂质请出得比较彻底，因而能制得很纯的水。
所以，在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中，它是一个必要的步骤。
离子交换处理，必须用一种称作离子交换剂的物质（简称交换剂）来进行。
这种物质遇水时，可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，如Na型离子交换剂遇到含有Ca2+的水时，就发生如式（4-1）的交换反应：2RNa+Ca2+→R2Ca+2Na+（注：R表示离子交换剂机构中不可交换的部分）反应结果，水中Ca2+被吸着在交换剂上，交换剂转变成Ca型，而交换剂上原有的Na+跑入水中，这样水中的Ca2+就被除去了。
转变成Ca型的交换剂，可以用钠盐溶液通过的办法，使其再变成Na型的交换剂，以便重新使用。
离子交换剂的种类很多，有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分，此外，按结构特征来分，还有大孔型和凝胶型等。
现在普遍使用人工合成的离子交换树脂。
一、离子交换树脂的结构离子交换树脂属于高分子化合物，结构比较复杂，离子交换剂的结构可以被区分为两个部分：一部分具有高分子的结构形式，称为离子交换剂的骨架；另一部分是带有可交换离子的基团（称为活性基因），它们化合在高分子骨架。
所谓“骨架”，是因为它具有庞大的空间结构，支持着整个化合物，像动物的骨架支持着肌体一样，从化学的观点来说，它是一种不溶于水的高分子化合物。
高分子化合物一般是由许多低分子化合物头尾相结合、连成一大串而形成的。
这些低分子化合物称为单体，此化合过程称为聚合或缩合。
离子交换树脂，根据其单体的种类，可分为苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等。
苯乙烯系是现在我国电厂有得最广泛的一种，我公司使用的也是苯乙烯系离子交换树脂。
二、离子交换树脂的性能1、物理性能（1）外观1）颜色。
离子交换树脂是一种透明或半透明的物质，依其组成的不同，呈现的颜色也各异：苯乙烯系呈黄色，其他也有黑及赤褐色的。
离子交换法基本原理
离子交换法基本原理离子交换法是一种重要的水处理技术，可以有效去除水中的离子、颗粒物等。
它的基本原理是通过离子交换树脂对水中的离子进行固态交换，使得有害物质被去除，水质得以净化。
离子交换法被广泛应用于工业生产、饮用水净化、废水处理等领域。
离子交换法中的关键是离子交换树脂。
离子交换树脂是一种具有交换功能的高分子材料，具有很高的交换容量和选择性。
它是由两种或多种单体聚合而成的，其中至少有一种具有交换功能的功能单体。
交换功能单体可以特异性地吸附、析出水中的离子，从而达到净化水质的目的。
离子交换树脂可以分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂两种类型。
其中阴离子交换树脂可以去除水中的阳离子，比如金属离子、氨离子等；而阳离子交换树脂可以去除水中的阴离子，比如硝酸根离子、氯离子等。
离子交换树脂的交换效果不仅跟离子浓度、交换树脂类型有关，还受到温度、pH、流速等因素的影响。
离子交换树脂的使用通常需要将其制成固定床，通过将水流经过固定床，离子与树脂发生交换。
树脂通常制成球形或小颗粒形状，填充在玻璃纤维设备内，形成固定床。
通常在冲洗或再生完毕后，可以再次使用。
固定床的流量、径向压力分布、深度过滤效果和水流量之间有很大关联。
有效的床操作应基于正确的流体动力学和质量传递模型。
离子交换法可以用于各种形式的水处理过程，如单纯的水质净化、废水处理、水软化和分离纯化等，其应用范围非常广泛。
在实际应用中，还需要注意离子交换树脂的品质和再生方法，以保证长期的稳定运行，从而达到高效水质净化的目的。
离子交换法在水处理领域的应用非常广泛。
在饮用水净化领域中，离子交换法被广泛应用于水硬度调整、矿物质去除、放射性核素去除等方面。
离子交换法也被应用于废水处理领域，可以去除含有重金属离子、化学药品等有害物质的废水，从而达到净化废水的目的。
在工业生产领域，离子交换法也发挥着重要的作用。
电子工业中离子交换法被用于去除精密加工中产生的离子、金属离子等有害物质，从而提高产品质量；化工生产、制药工业中也广泛使用离子交换法去除有害的化学杂质。
15.水质工程学III—水的软化与除盐 §2-4 离子交换软化方法与系统(中)(ppt文档)
四、固定床的改进（逆流再生固定床 ）：
2、逆流再生固定床的优点分析：
（2）水质好：
• 底部树脂再生效果好，保护作用强
• 没有上周期残留硬度泄漏
• 从离子交换平衡解释
，对湿真密度小的树脂最低可达7~10m/hr • 落床：静置落床、排水落床（不乱层） • 再生 • 清洗 • 成床：15~25m/hr，太大：破坏出水装置，
太小：不能形成良好的悬浮树脂层 • 正洗：流速与成床流速同，可用原水或软水
四固定床的改进（逆流再生固定床）：
b、浮动床的特点： 优点： • 出水量大 • 不需顶压设备再生操作简单 • 出水水质好，再生剂用量少，效果易保证 缺点： • 阻力大，树脂易破碎 • 进水硬度不能太大：不大于10德国度
四、固定床的改进（逆流再生固定床）：
B、双室浮动床： a、背景： • 浮动床的运行是间歇性的（再生、停电），间
断一次即有一次起床、落床；实际上由于配水 的不均匀及柱壁的影响，很难保证在起床、落 床时树脂层整体上下移动而不乱层，因此，过 频的起床、落床导致乱层，使工作层（交换带 ）变厚，树脂提前失效，从而工作周期、工作 交换容量、盐耗比等树脂工作性能指标恶化。 • 停电对浮动床的影响在工作周期初期和末期不 同，初期影响小，末期影响大。
整个托起,再生时将树脂落下来 • V<5m/h，树脂不膨胀，不乱层，但出水量小
V>12m/h，膨胀增大,不乱层,树脂密度变小,不 利于交换
V在30~40m/h时,整个树脂层被托起,树脂层相对密 度保持不变,不乱层
四、固定床的改进（逆流再生固定床）：
14.水质工程学III—水的软化与除盐 §2-4 离子交换软化方法与系统(上)(ppt文档)
三、顺流再生固定床：
4、正洗： （1）目的：再生后的树脂中含有大量的食盐，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 （3）终点控制：Cl- 与原水相同，Ca2+下降至
三、顺流再生固定床：
三、顺流再生固定床：
三、顺流再生固定床：
1、软化（交换）： • 反应式：2RNa+Ca(HCO3)=R2Na+2NaHCO3 • 交换过程树脂层横断面工作是均匀的,高度方向分
为三个区: 失效区:Na+被Ca2+饱和, 交换区:软化区(10—25cm)直接影响树脂层高 保护区:全部为钠型树脂,(截流交换区中漏掉的
单层床 双层床 混合床
移动床 流动床
顺流再生固定床
（2）固定床按原水与再生液流动方向：固定床 逆流再生固定床
混合床
（3）按树脂不同：钠离子交换器、氢离子交换器
离子交换器—一般采用压力式，其构造和压力滤池类似， (罐体能承受400—600kPa的压力。内部构造分为上部配水管系、 树脂层和下部配水管系三部分。树脂层高1.5~2m(磺化煤为 2.5m)，从树脂层表面至上部配水管系的高度为树脂层高的40～ 80％，用以促证反洗树脂层时有足够的膨胀空间。氢离子交换器 内壁须作防酸腐蚀特殊处理。
0.05meq/L以下 （4）水量：Q=3~6M3/M3树脂 （5）流速：初期3M/h，可充分利用NaCl；后期
6~8M/h，可缩短时间
三、顺流再生固定床：
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，其中后反洗
软水处理的方法及原理简介
软水处理的方法及原理简介
软水处理是通过去除水中的硬度离子（如钙离子、镁离子）来实现的。
软水处理常用的方法有以下几种：
1. 离子交换法：软水处理中最常用的方法是通过离子交换树脂实现。
树脂中的钠离子会与水中的钙离子、镁离子进行交换，将水中的硬度离子去除。
当树脂饱和时，可以用盐水来洗涤树脂，使其再次释放出钠离子，完成再生。
2. 反渗透法：通过反渗透膜来去除水中的硬度离子和其他杂质。
反渗透膜是一种半透膜，通过施加较高的压力，将水中的溶质分离出去，从而实现软化水的目的。
3. 真空蒸发法：通过将水加热至沸点，使水蒸发，然后再将水蒸气冷凝为水。
这种方法可以将水中的硬度离子去除，得到软化水。
软水处理的原理是通过去除水中的硬度离子来减少水的硬度，进而提高水的质量。
硬度离子在水中会与洗涤剂等形成沉淀，导致洗涤效果差、皂化不良。
软水处理可以解决这个问题，使水更适合用于洗涤、冷却等各种工业和生活用途。
工业水处理技术_第12-13章离子交换和膜法除盐水处理
第四节 离子交换水处理系统的设备及其运行
一、顺流再生离子交换器
顺流再生离子交换器的工作过程有运行、反洗、再生、置换、正洗等 五个步骤
反洗的目的是为了松动被压实的树脂层，除去运行中截留在树脂层中的 悬浮物杂质和排除碎树脂层中积存的气泡
第四节 离子交换水处理系统的设备及其运行
二、对流（逆流）；在再 生时，再生液则自下而上流动，两者的流动方向相反，故称对流（逆流）
其结构与顺流再生离子交换器 基本上相同，它与顺流再生交 换器的最主要区别是在树脂层 上有压脂层，并设有中间排液 装置
第四节 离子交换水处理系统的设备及其运行
二、对流（逆流）再生离子交换器
（1）电渗析器的构成： 膜堆、极区和夹紧装置 （2）电渗析器的组装方式
第一节
电渗析法除盐水处理
一、电渗析法脱盐水处理原理
第一节
电渗析法除盐水处理
二、电渗析器的结构及电渗析水处理的设备
第一节
电渗析法除盐水处理
二、电渗析器的结构及电渗析水处理的设备
它置于阳膜、阴膜之间， 起着分隔和支撑阳膜、阴膜的作用， 并形成水流通道， 构成浓、淡水室。隔板上有进出水孔、配水槽 和集水槽、流水道，
四、离子交换除盐水处理的系统
1.常用的离子交换除盐水处理的单元 一级复床离子交换除盐水系统就是由三个单元组成： 阳离子交换单元、脱碳（脱除二氧化碳）单元和阴 离子交换单元
第三节
离子交换除盐水处理
四、离子交换除盐水处理的系统
2.常用的离子交换除盐水处理的系统
第四节 离子交换水处理系统的设备及其运行
对流再生离子交换器的工作过程为小反洗、再生、置换、清洗、运行、 大反洗。 由于对流再生离子交换器再生时顶压方式不同，可分为以下四种对流 再生的方法。
离子交换除盐课件
再生处理
根据需要定期对离子交换剂进行再生 处理，恢复其除盐性能。
维护保养
对离子交换除系统进行定期的维护 保养，确保设备处于良好状态。
运行记录
建立完善的运行记录，包括设备运行 状况、出水水质、再生处理等，为系 统优化提供依据。
05
离子交换除盐技术的发 展趋势与展望
CHAPTER
提高离子交换剂的再生利用率
优化再生剂的种类和浓度
研究开发更高效、环保的再生剂，提 高离子交换剂的再生效率和性能。
改进再生工艺
延长离子交换剂使用寿命
通过改进离子交换剂的结构和制备工 艺，提高其使用寿命和稳定性，降低 更换频率和成本。
优化再生过程，降低能耗和减少废液 排放，提高离子交换剂的再生利用率。
01
保证出水水质
02
高效稳定
03
经济性
04
环保节能
离子交换除盐系统的设备选型
离子交换器
根据处理水量和出水水质要求， 选择合适的离子交换器类型和规
格。
再生系统
根据离子交换剂的再生需求，配 置相应的酸碱再生系统及设备。
辅助设备
包括水处理药剂投加设备、管道 阀门、流量计、控制仪表等，确
保系统正常运行。
离子交换除盐系统的运行管理
开发新型离子交换剂
新型功能化离子交换剂
复合型离子交换剂
生物基离子交换剂
提高离子交换除盐技术的自动化程度
智能化控制技术
01
在线再生技术
02
集成化系统
03
THANKS
感谢观看
CHAPTER
阳离子交换剂的种类与特性
01
阳离子交换剂可以去除 水中的阳离子，如钙、 镁、铁、铜等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、 离子交换树脂
1、离子交换树脂的组成
离子交换树脂的化学结构分为不溶性树脂母体和活 性基团两部分。树脂母体为有机化合物和交联剂组成的 高分子共聚物。故离子交换树脂主要包括三个部分，即 单体（有机化合物）、交联剂、活性基团 1）.单体：它是能聚合成高分子化合物的低分子有机 物，是离子交换树脂的主要成分，也称为母体。
离子交换树脂优先交换那些化合价数高的离子，即 化合价越大的离子被交换（吸附）的能力越强；在同价 离子中则优先交换原子序数大的离子。
在常温、低浓度水溶液中，常见离子的选择性顺序： 强酸性阳离子交换树脂：
Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+ 弱酸性阳离子交换树脂：
H+>Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+ 强碱性阴离子交换树脂：
;
阴、阳离子交换树脂配合：除盐。
5、离子交换树脂的命名
离子交换树脂产品的型号是根据国家标准《离子交换 树脂产品分类、命名及型号》而制定。
1．名称 离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基 团）名称以及基本名称依次排列组成的。
2．型号 离子交换树脂产品 的型号以三位阿拉伯数字组成 ：第一位数字代表产品分类，第二位数字代表骨架组成， 第三位数字为顺序号，用以区别活性基团或交联剂的差异 。
SO42—>NO3－>Cl－>OH－>F－>HCO3－>HsiO3－ 弱碱性阴离子交换树脂：
OH—>SO42—>NO3－>Cl－>HCO3－>HsiO-3
（3）交换容量
交换容量表示离子交换树脂的交换能力，即可交换离子 量的多少，通用单位质量或单位体积的树脂所能交换离子的 摩尔数表示。
全交换容量：指单位质量的离子交换树脂中全部离子交 换基团的数量，其单位通常以mmol/g表示。
阳离子交 换树脂
阴离子交 换树脂
交换基团
化学式
名称
－SO3－H＋ －COO－H＋
磺酸基 羧酸基
==N+OH-
==N+OH==N2+OH---N3+OH-
季铵酸 叔胺酸 仲胺酸 伯胺酸
酸碱性 强酸性 弱酸性 强碱性
弱碱性
（2）按照离子交换树脂的孔型分类有：
凝胶型树脂：为均相高分子凝胶结构，在其所形成的球 体内部，由单体聚合成的链状大分子在交联剂的连接下组 成空间结构。
（4）密度：单位体积树脂的质量称为离子交换树脂的密度，密度单 位：g/mL，或kg/L。分为干态密度和湿态密度。湿态密度又分为湿 真密度和湿视密度（P398）。
湿态树脂的真体积是指湿态树脂本身所占的体积（不包括树脂 颗料之间的空隙）。离子交换树脂的反洗强度、膨胀率及分层特性
与湿真密度有关。一般1.04-1.3。
上，以化学键结合着许多交换基团，这
些交换基团（活性基团）也是由两部分
组成：固定部分和活动部分。
树 脂
交换基团中的固定部分被束缚在高
分子的基体上，不能自由移动，所以称
为固定离子；
交换基团的活动部分则是与固定SO3 Na
SO3 Na
SO3 Na
2、离子交换树脂的结构
（1）高分子骨架 由交联的高分子聚合物组 成；
（2）离子交换基团 它连在高分子骨架上， 带有可交换离子（称为反离子）的离子型官 能团或带有极性的非离子型官能团；
（3）孔 它是在干态和湿态的离子交换树脂 中都存在的高分子结构中的孔（凝胶孔）和 高分子结构之间的孔（毛细孔）。
在交联结构的高分子基体（骨架）
以苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂的合成为例
（1）高分子骨架的合成：用苯乙烯为单体，二乙烯苯为交联 剂，合成聚苯乙烯树脂，作为苯乙烯系离子交换树脂的骨架
CH=CH2
CH=CH2
n
+m
过氧化苯甲酰 引发剂
苯乙烯 单体
CH=CH2 二乙烯苯 交联剂
CH-CH2
CH-CH2-
n
-CH-CH2聚苯乙烯
高分子骨架
工作交换容量：指一个周期中单位体积树脂实现的离子 交换量，即单位体积树脂从再生型离子交换基团变为失效型 基团的量。一般为总交换容量的60%—70%。
影响工作交换容量的主要因素有：树脂种类、粒度、原 水水质、出水水质的终点控制、交换运行流速、树脂层高度 、再生方式等。
（4）热稳定性
离子交换树脂的热稳定性表示在受热作用下树脂保持理 化性能不变的能力。
水质工程学Ⅲ
第二章 水的软化与除盐
§2-3 离子交换法基本原理（上）
主讲：张立秋 副教授
§2-3 离子交换法基本原理
一．离子交换概述 二．离子交换树脂 三．离子交换树脂的性能 四．离子交换平衡 五．离子交换速度 六．离子交换过程 七．离子交换树脂层内的再生过程 八．离子交换树脂的选用和保管
一、 离子交换概述
其孔径大小与树脂的交联度和膨胀程度有关。交联 度越大，孔径越小；湿树脂孔径大，干树脂孔径小。
特点：孔径极小，平均为1~2nm。只能通过直径很 小的离子，直径较大的分子通过时，则容易堵塞孔道而影 响树脂交换能力
大孔型树脂：制造过程加入致孔剂（甲苯、汽油等）， 以致形成大量的毛细孔。
两者的区别在于结构中孔隙的大小。凝胶型树 脂不具有物理孔隙，只有在侵入水中时才显示其分子链 间的网状孔隙；而大孔树脂无论在干态或湿态，用电子 显微镜都能看到孔隙，其孔径为20～100nm以上，而凝 胶型孔径仅1～2nm。
湿树脂的视体积是指离子交换树脂以紧密的无规律排列方式在量 器中占有的体积，包括树脂颗粒的固有体积及颗粒间的空隙体积。 湿视密度是用来计算离子交换器中装载树脂时所需湿树脂量的主要 数据。一般0.60-0.85mg/L。
（5）含水率 树脂的含水率是指在水中充分膨胀的湿树脂中所
含水分的百分数。
含水率和树脂的类别、结构、酸碱性、交联度、交 换容积、离子形态等有关。它可以反映离子交换树脂的 关联度和网眼中的空隙率。
常用的凝胶型树脂含有2－12%的交联剂（二乙烯苯）。 交联度取决于制造过程，并对树脂交换容量、含水率、溶胀 度、机械强度等性能产生影响。水处理用离子交换树脂的交 联度7%－10% （8）耐磨性由于相互摩擦和胀缩作用，会产生破裂现象。
2. 交换树脂的化学性能
（1）酸碱性:离子交换树脂是一种不溶性的高分子电解 质，在水溶液中能发生电离，有的电离出H+，有的电离 出OH-，因此，呈现出不同强弱的酸碱性。
D
顺序号 骨架代号 分类代号 大孔型符号
大孔型离子交换树脂的型号
D111—大孔型弱酸性丙烯酸系阳离 子交换树脂
凡属于大孔型树脂，在其型号前加字母“D”；凡属于凝胶型树 脂，在型号前面不加任何字母。交联度可在型号后面用“×”连阿 拉伯数字表示。
强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，型号为001×7
强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，型号为201×7
离子交换剂包括：无机离子交换剂（天然： 海绿沙、合成：泡沸石）、有机离子交换剂[人造碳 质：磺化煤、有机合成离子交换树（阳离子交换树 脂和阴离子交换树脂）]等。当前，普遍应用于水处 理的离子交换剂的物质是有机合成离子交换树脂。
离子交换树脂作为水处理中最常用的离子 交换剂，其是由交联结构的高分子骨架（称为母体 ）与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性 高分子电解质。
离子交换树脂热稳定性顺序为：
SO3 Na
SO3 Na
SO3 Na
以离子键结合的符号相反的离子，称为 固定离子
反离子
反离子或可交换离子。
离子交换基团
3、 生产过程:
我们先简单介绍一下离子交换树脂的生产方法与过 程，将有助于了解其构造和性质。
其生产方法有两种：
1）、先合成母体，在引入活性基团。 2）、先合成含有活性基团的单体，在 聚合,一般常用第一种方法。
离子交换树脂也能进行水解反应，若其水解后 树脂的交换基团为弱酸或弱碱时，则该树脂的水解 度较大，例如：
RCOONa＋H2O→RCOOH+NaOH
RNH2CL+H2O→RNH2OH+HCL
(2)选择性：离子交换树脂对水中各种离子的交换能力不 相同。有些离子易被离子交换树脂吸着，但吸着后要把 它解吸下来就比较困难；有些离子则难被离子交换树脂 吸着，但易被解吸，这种性能称为离子交换的选择性。
大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂，型号D113
大孔型弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，型号为D301
三、离子交换树脂的基本性能
1. 交换树脂的物理性能
（1）颜色：离子交换树脂依其组成 不同，呈现的颜色也各不相同：黄色 、赤褐色、黑色等。一般交联剂多、 杂质多，树脂的颜色就深。
凝胶型树脂呈透明半透明状态；大孔型树脂由于毛线 孔道对光的折射作用，则呈不透明状态。
1）强碱性阴树脂：其中的强碱基团在受热时易发生分解反 应，结果使树脂的交换容量降低。不同强碱性阴离子树脂的 最高使用温度见表11-6。
2）弱碱性阴树脂：弱碱基团在受热时会发生脱落现象 ，其热稳定性比强碱基团高。
3）强酸性阳树脂：其最高使用温度为100－1200C。
4）弱酸性阳树脂 ：其热稳定性更高一些，工作温度可 达2000C 。
2）.交联剂：它是能在线性结构分子缩聚时起架桥作用 ，而使其分子中的基团键合成不溶的网状体结构的物质 。常用的交联剂是二乙烯苯
CH=CH2
CH=CH2
3）.交换（活性）基团：它是联结在单体上的具有活性 离子（可交换离子）的基团。它可以由有离解能力的低 分子[如硫酸H2SO4、有机胺 N(CH3)3等] 通过化学反应引 接到树脂内；也可由带有离解基团的单体（如甲基丙烯 酸）直接聚合。