离子交换设计计算书(有公式)
离子交换法方程式
离子交换法方程式
（原创实用版）
目录
1.离子交换法的定义和原理
2.离子交换法的应用领域
3.离子交换法的方程式及其解析
正文
一、离子交换法的定义和原理
离子交换法是一种常用的物质分离和纯化方法，其基本原理是利用离子交换剂与待处理溶液中的离子进行交换，从而达到分离和纯化的目的。
离子交换剂通常是一种具有固定电荷和不同交换基团的高分子物质，它可以与溶液中的离子发生可逆的吸附和解吸附反应。
二、离子交换法的应用领域
离子交换法广泛应用于化学、生物学、环境科学等领域，主要用途包括：水处理、离子分离和浓缩、离子交换色谱、电镀废水处理等。
三、离子交换法的方程式及其解析
离子交换法的基本方程式如下：
R-H+ + Na+ → R-Na+ + H+
其中，R-H+ 代表待处理的阳离子，Na+ 代表交换剂上的可交换阳离子，R-Na+ 代表交换后的产物。
从方程式中可以看出，离子交换法的过程是一个动态平衡过程，其交换速度和交换效率受到多种因素的影响，如交换剂的物理和化学性质、溶液的 pH 值、反应时间等。
第1页共1页。
离子交换设计与计算
离子交换（一）混合床离子交换体系阴、阳离子交换树脂按一定比例混合装填到同一交换柱内，称为混合床。
它一般用在含盐量较低的场合。
混合床又分为体内再生混合床、阴树脂移外再生混合床、体外再生混合床以及其他形式的混合床。
1、体内再生式混合床这种形式的混合床是运行、再生同在一个交换柱内。
操作比较方便。
再生方式有三种：一种是碱液由柱顶进，流经阴、阳树脂层后由底部排出，酸液由阳树脂层顶部进，底部排出的两步再生法，再生工艺程序为：运行→ 分层→ 进碱→ 置换→ 进酸→ 清洗→ 混合→ 正洗；另一种是酸液流经阳树脂、碱液流经阴树脂，分别再生的两步法，再生工艺程序为：运行→ 分层→ 进碱→ 进酸→ 清洗→ 混合→ 正洗；第三种是酸液、碱液同步分别流入阳、阴树脂层进行再生的方法。
再生工艺程序为：运行→ 分层→ 碱酸再生→ 清洗→ 混合→ 正洗。
2、阴树脂外移再生式混合床这种混合床再生时，依靠进水压力将阴树脂移到体外的再生柱内，用碱液再生。
阳树脂留在混合床内用酸再生。
再生工艺程序为：运行→ 分层→ 移出阴树脂→ 再生→ 清洗→ 移回阴树脂→ 混合→ 正洗。
3、体外再生式混合床混合床的阳、阴树脂均移到再生柱内进行再生，优点是再生效果好，同时又避免再生剂对交换柱的污染。
再生柱可以是一个，再生工序类似于体内再生；再生柱为两个时，一个再生阳树脂，另一个再生阴树脂。
（二）离子交换设备1、离子交换软化设备该设备主要是除去水中的钙、镁离子。
交换柱内装填钠离子型阳树脂，称为钠离子交换器。
2、离子交换除盐设备离子交换除盐设备由阳离子交换柱和阴离子交换柱组成，根据处理水量和处理后出水水质的要求，可由多个阳柱和阴柱进行并联或串联。
3、离子交换精制纯水设备为了制取高纯水和超纯水，除采用复床预脱盐外，还必须增加混床。
混合离子交换设备的大小与数量，与制取纯水量和出水的比电阻要求有关，根据设计选取产品。
4、离子交换废水处理设备离子交换废水处理设备主要用于处理电镀废水，如镀铬废水、镀镍废水、含氰废水以及含铜废水等，回收废水中的金属、化工原料和水资源重复利用。
XXX项目除盐水离子交换计算书
m³ m/h m³ /h min min m³ /h min m³ m/h min m³ /h m³ 15 8 min min m/h min m³ /h m³ m³ /h m³ min m³ /m2.min m³ /h m³ Mpa m/h min m³ /h m³ DLT5068-2006
2% 5~7m/h
DLT5068-2006
4% ≤5m/h
t/m³ DLT5068-2006 t/m³ kg m³ m³ GB/T50109-2006 m³ 台 m³ m/h m³ /h min m³ min m³ 5.0% 5.0%
1.3~1.5Βιβλιοθήκη DLT5068-20065% ≤5m/h
同步再生，取进酸、 进碱时间大值
参考书籍或规范
备注
水量（m³ /h） 3000.00
3000.00 3000.00 进水总阴离子含 量（meq/L） 0.04
以NaCl计
0.04 0.04
mol/m³ R kg/m³ R mol/m³ R kg/m³ R m m m/h
DLT5068-2006 DLT5068-2006
80kg/m³ R 100kg/m³ R
70.65 17.50
10 15 70
DLT5068-2006 DLT5068-2006
10m/h 15min
v置换= t置换= Q置换=v置换×S= q置换=Q置换×t置换/60=
35.325 17.500 70 35.000
5 30 35 48
t混脂= t混脂= Q混脂=v混脂×S= q混脂=Q混脂×t混脂/60=
0.00 0.00
m³ m³ d 台 m³ m³ m³ d 台 m³ m³ m³ d 台 m³
离子交换柱设计计算公式
离子交换柱设计计算公式离子交换柱设计计算公式（1）计算交换柱处理负荷 G=Q（C—Cp）G—处理负荷 mol/hQ—处理水量 m3/hC—进水浓度mol/m3Cp—出水浓度mol/m3（2）计算所需树脂的总体积▽＝ＧＴ／ＥＯ▽＝树脂总体积m3T＝树脂再生周期hEO＝工作交换容量mol/m3（3）设计离子交换柱的直径D＝√（４Q/πV）D—离子交换柱直径mV—处理液在柱内流速m/h（4）计算离子交换柱高度h=4▽/(D2π)3.3.1h—树脂层高度mＨ—离子交换柱高度m Ｈ＝h(1+α)α—树脂清洗时膨胀率可按４０％－５０％考虑（5）离子交换再生液的计算再生剂的用量Ｍ＝q0E0▽M—再生剂的用量gQ0—再生剂耗量g/mol▽—饱和树脂的体积m3再生液的体积▽I=M／Ci▽I—在一定浓度下的再生液的体积LCi—再生液中所含再生剂的浓度g/l整个处理过程发生的化学反应（Na型阳离子交换柱）去除 2R—COONa＋M2+←→（R—COO）2M＋2Na+式中 M2=Ni2+,Cu2+,Zn2+,Pb2+,Co2+等再生（R—COO）2M＋2HCl←→2R—COOH＋MCl2转型 R—COOH＋NaOH←→R—COONa＋H2O采用弱酸双阳柱全饱和流程离子交换柱应去除的金属离子的物质的量，考虑到出水中金属离子的含量比较少（Cp≈0）Ni2+（220mg/L）物质的量浓度为C （1/2Ni2+）=7.48mmol/L Cu2+ (80mg/L)物质的量浓度为C （1/2Cu2+）=2.52mmol/LCo2+ (20mg/L)物质的量浓度为C （1/2Co2+）=0.59mmol/LFe3+ (10mg/L) 物质的量浓度为C （1/3Fe3+）=0.19mmol/LPb2+ （10mg/L）物质的量浓度为C （1/2Pb2+）=.1.035mmol/L Zn2+ (20mg/L) 物质的量浓度为C （1/2Zn2+）=.0.62mmol/L 合计 12.435mmol/L每日应去除金属离子负荷为G=Q（C—Cp）=700m3/d×(12.435—0)mmol/L=8704.5mol/d3.3.2计算Na型阳离子交换树脂交换塔所需树脂的体积，该弱酸阳树脂工作交换容量E0=1500mol/m3,决定树脂再生周期T=2d,所需树脂的体积▽＝ＧＴ／Ｅ0=(8704.5mol/d×2d)/1500mol/m3=11.606m3计算交换塔尺寸设交换塔直径D=1800mm(1.8m) 则树脂层厚度为h=4▽/(D2π)=(11.606m3×4)/(π×1.82)=4.6ma—考虑反冲洗时树脂的膨胀率α=50℅ 所以交换塔高Ｈ＝h(1+α)=4.6×（1+50℅）=6.84m采用2柱串联，则每柱的树脂深度为6.84/2=3.42m3.3.3计算交换塔阳树脂再生时的耗酸量，查表得HCL的再生剂耗量为 q0=50g/mol再生一次所需的酸量（M）为：Ｍ＝q0E0▽=50g/mol×1500mol/m3×11.606m3=870450g表见标注1如配成5％浓度的盐酸，查表得每升含盐酸质量51.2g，即浓度Chcl=51.2g/L.故所需5％的盐酸再生液体积：▽HCL=M/CHCL=870450g/(51.2g/l)=17000L再生周期为12h。
离子交换计算书
2--3 1--2
7.63 11.45
Ca2+ 阳 Mg2+
Na+
进 0.15 mg/l
0.06 mg/l 1.23 mg/l
水 0.01 meq
0.01 meq 0.05 meq
离 K+
0 mg/l
0 meq
NH4+ 子 Ba2+
Total
mg/l
mg/l 1.44
0 meq
0 meq 0.07 meq
阴树脂工作交换容
量
eq/m3 300
二、 设备计算
设备直径φ= 工1800
个
1
个
1
三、 树脂填量的计算
阳树脂层高
mm 500
阴树脂层高
mm 1300
单台阳树脂体积量 m3
单台阴树脂体积量 m3
1.27 3.31
四、 再生周期的计算 阳树脂再生周期 阴树脂再生周期 计算结果 混床再生周期
5
置换
m3
正洗阳树脂水量
m3
正洗阴树脂水量
m3
单台交换器总耗量 m3
耗水量占进水量的比
例
%
七 耗气量计算 设计条件
空气压力p=
kg/cm2 1
空气强度q= 混合时间t=
Nm3/m2 min 3 min 1.5
空气流量Q=
Nm3/mi n
单台交换器空气耗量 m3
12.72 7.63 16.54 51.21 0.47
阳树脂再生周期 天 阴树脂再生周期 天
混床再生周期
天
2.54 6.62 2.04 4.63
3.79 4.92
3.79
离子交换设备设计计算(有公式)
全自动软水器设计指导手册（附设计公式）目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰 (3)•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (6)二、全自动软水器 (6)三、影响软水器交换容量的因素 (8)1. 流速(gpm/ft，m/h) (8)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (8)3. 树脂层的高度 (9)4. 进水含盐量 (10)5. 温度 (12)6. 再生剂质量(NaCl) (12)7. 再生液流量 (13)8. 再生液浓度 (14)9. 再生剂用量 (15)10. 树脂 (15)四、自动软水器设计 (15)1. 软水器设备应遵循的标准 (15)2. 全自动软水器主要参数计算 (16)1) 反洗流速的计算: (16)2) 系统压降计算 (16)3. 软水器设计计算步骤 (16)计算示例 (18)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
纯水离子交换计算公式(内部资料)
全自动软水器设计指导手册（附设计公式）目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰.........................................................•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (6)二、全自动软水器 (6)三、影响软水器交换容量的因素 (8)1. 流速(gpm/ft，m/h) (8)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (8)3. 树脂层的高度 (9)4. 进水含盐量 (10)5. 温度 (12)6. 再生剂质量(NaCl) (12)7. 再生液流量 (13)8. 再生液浓度 (14)9. 再生剂用量 (15)10. 树脂 (15)四、自动软水器设计 (15)1. 软水器设备应遵循的标准 (15)2. 全自动软水器主要参数计算 (16)1) 反洗流速的计算: (16)2) 系统压降计算 (16)3. 软水器设计计算步骤 (16)计算示例 (18)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
离子交换器的设计计算公式
离子交换器的设计计算
1、交换器直径：
F=Q/T×N×V
F---交换器截面积（m2）；Q---产水量(T/D);T---工作时间（H/D）N---交换器台数；V---交换流速(M/H).
2、交换器高度:
H=Hp+Hr+Hs+Ht（米）
Hp---交换器下部排水高度，一般为0.3—0.7m;
Hr---交换剂层高度，一般在1.0—2.0之间选择。
Hs---反洗膨胀高度。
Ht---顶部封头高度。
3、交换器连续工作时间：
t=Vr×Eg/q×(H1-H2) (小时)
Vr---交换剂体积；q---交换器流量；
Eg---交换剂的工作交换容量，一般阳树脂取1000mol/m3。
H1---原水中硬度，mmol/L. H2---出水残留硬度，mmol/L.
4、再生剂用量：
Gz=Vr×Eg×Bz/1000×ε(kg)
Gz---再生剂用量；Bz---再生剂实际耗率，g/mol.
ε---再生剂纯度，对NaCL,可取0.95。
常用再生剂的实际耗率
顺流再生逆流再生
再生剂：NaCL HCL NaCL HCL 耗率：120-150 60-90 70-90 30-60。
离子交换设计计算书
混合离子交换器详细设计计算书宜兴市华电环保设备有限公司1工艺流程的设计由于原水水质较好，水中TDS含量较低。
因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。
离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。
根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。
为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。
2工艺流程总述2.1工艺流程：由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。
原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生-含量为水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3器除去重碳酸20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除 CO2根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。
主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。
为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，增加运行时间。
工艺如下：（原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。
其中设备包括：10台150吨/小时的纤维球过滤器（Ø2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(Ø3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(Ø3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(Ø2800mm）及其它辅助设备等组成。
阴阳离子交换计算
第一步，计算原水的总离子浓度C，并转换成meq/L单位
1.把原水中各种离子的含量输入RO计算软件，自动得出总的离子浓度。
如下：
2.直接计算，公式如下：
单一离子浓度的公式：离子浓度（meq/L）= [离子浓度（ppm或mg/L）÷原/分子量]×化合价
如：Ca浓度（meq/L）= 70÷40×2 = 3.5，Na浓度（meq/L）= 52÷23×1 = 2.26
SO浓度（meq/L）= 127÷96×2 = 2.65，Cl浓度（meq/L）= 104÷35.5×1 = 42.93
meq/L= eq/m（阳离子的总浓度C A3）为各种阴3）为各种阳离子浓度之和；
离子浓度之和。
meq/L= eq/m 阴离子的总浓度C（C第二步，计算树脂的总交换当量Q
900 meq/L，即900 eq/m3，即3为准；一般，阳树脂的实际交换当量以
350 eq/m为准。
阴树脂的实际交换当量以350 meq/L）和阴树脂的总交换当量eq（根据树脂的体积即可计算出阳树脂的总交换当量Q A。
（eq）Q C T 第三步，计算树脂的再生周期对阳树脂和阴树脂的再生周期分别计算：）× F÷（C = Q阳树脂再生周期：T AAA F）（C × = Q阴树脂再生周期：T ÷CCC3；的单位为和Ceq/m eq和；的单位为小时（式中，T和Th）Q Q 的单位为；C CAACCA3/h。
F为离子交换柱每小时的处理水量，单位为m的数值一般中选择一个小的数值作为树脂再生的周期，和在经过计算后，TTT CCA．
比较小。
．。
离子交换计算方法
离子交换计算方法一:阳树脂001X7 堆密度0.85 mg/L 交换容量800mol/ m3阴树脂201X7 堆密度0.75 mg/L 交换容量270mol/ m3水质:RO产水`:电导≤30µｓ/cm 折算成Na+ 5.9ppm(mg/L) Cl- 9.1ppm(mg/L)Na+的原子量22.99 (mg/mmol)Cl-的原子量35.5 (mg/mmol)Na+ 含量 5.9ppm(mg/L)/ 22.99 (mg/mmol)= 0.256mmol/L= 256 mmol/ m3( 0.256 mol/ m3) Cl- 含量9.1ppm(mg/L)/ 35.45 (mg/mmol)= 0.256mmol/L= 256 mol/ m3( 0.256 mol/ m3) 阳床: 阳树脂001X7装填量1225kg =1440L=1.44m3阳床总交换容量1.44m3X800mol/ m3=1152 mol阳床理论产水量1152 mol÷0.256 mol/ m3=4500 m3阳床实际产水量4500 m3X50%=2250 m3 (树脂实际利用率≈50%)阳床运行时间2250 m3÷10 m3/h=225 h阴床: 阴树脂201X7装填量1070kg =1440L=1.44m3阴床总交换容量1.44m3X270mol/ m3=390 mol阴床理论产水量392 mol÷0.256 mol/ m3=1532 m3阴床实际产水量1532 m3X50%=766 m3 (树脂实际利用率≈50%)阴床运行时间766 m3÷10 m3/h=76 h离子交换计算方法二:阳床: 阳树脂001X7装填量1225kg =1440L=1.44m3水质:RO产水`:电导≤30µｓ/cm 折算成Ca+ + 5ppm(mg/L)CO-3 7ppm(mg/L)CaCO3 12ppm(mg/L)理论产水量=树脂体积(m3)X交换容量(kg CaCO3 / m3树脂)÷给水CaCO3含量(kg/ m3)X1000=1.44m3X40(kg CaCO3 / m3树脂)÷12ppm(mg/L)X1000=4800 m3阳床实际产水量4800 m3X50%=2400 m3阳床运行时间2400 m3÷10 m3/h=240 h阴床: 阴树脂201X7装填量1070kg =1440L=1.44m3理论产水量=树脂体积(m3)X交换容量(kg CaCO3 / m3树脂)÷给水CaCO3含量(kg/ m3)X1000=1.44m3X12.5(kg CaCO3 / m3树脂)÷12ppm(mg/L)X1000=1500 m3阴床实际产水量1500 m3X50%=750 m3阴床运行时间750 m3÷10 m3/h=75 h。
离子交换设计计算书..
1. 弱酸阳树脂量计算
Vc1= (Hz a)Q T ×K1= ( 0.34 0.15) 330 120 ×1.15=4.81m3
总铁
mg N/L
总硬度
mg1.8~3.51 2.87~14.85 0.42~1.28
0 20~42.1 1.01~3.02 12.48~14.48 0.06~0.09 0.09~0.17 0.015~0.14 0.13~0.25
3
溶解氧 浑浊度 电导率 总悬浮固体 总溶解固体
μ g/L μ g/L μ g/L
≈0 ≤ 0.2 ≤ 20
≤3 ≤ 20
设备选型计算
一、混床 处理水量为： 900m3/h ，考虑系统自用水量 10%，混床处理能力为 990 m3/h ，采用 多孔强碱 I 型 201×7＃阴树脂和 001×7＃阳树脂，混合树脂的单位周期制水量取
33
6000m/m , 1. 混床总面积
DN100
， PN1.0MPa
进酸管：
DN100
， PN1.0MPa
26. 筒体高度计算
反洗膨胀率 50%，直筒高度 h=(0.36+0.72) ×(1+50%)/80%=2.05m
二、阴双室双层浮动床
阴双室双层浮动床直径取 ф3000，采用 D301 弱碱阳离子交换树脂和 201×7
强碱阳离子交换树脂 , 运行周期取 120h。
下部排树脂口：
DN100
，PN1.0Mpa
7. 筒体高度计算
反洗膨胀率 50%，直筒高度 h=(1.3+1.6) ×(1+50%)/90%=4.83m
三、阳双室双层浮动床
阳双室双层浮动床直径取 ф3000，采用 D113-Ⅲ弱酸离子交换树脂和 001×7
混合离子交换树脂设备设计计算
混合离子交换树脂设备设计计算一、引言混合离子交换树脂设备是一种常用于水处理和离子交换的设备。
在这篇文档中，我们将探讨混合离子交换树脂设备的设计和计算，包括设备的尺寸和操作参数的选择。
我们将从设备的基本原理开始，然后讨论设计计算的各个方面。
二、设备的基本原理三、尺寸的选择1.树脂床的尺寸：树脂床的尺寸取决于进水流量和处理效果。
根据经验公式，树脂床的高度可以通过进水流量和树脂床的交换容量来计算。
根据公式h=Q/C，其中h为树脂床的高度，Q为进水流量，C为树脂床的交换容量。
根据需要，可以选择合适的树脂床直径。
2.进出水口的尺寸：进出水口的尺寸取决于进出水流量和设备的操作压力。
根据经验公式，进出水口的直径可以通过进出水流量和水的速度来计算。
根据公式d=（Q/0.7854V）^0.5，其中d为进出水口的直径，Q为进出水流量，V为水的速度。
根据需要，可以选择合适的进出水口尺寸。
四、操作参数的选择1.冲洗流量：冲洗流量是指通过树脂床时用于清除污垢和重新悬浮树脂的水流量。
根据经验公式，冲洗流量可以通过树脂床的高度和冲洗周期来计算。
根据公式Qf=Vh/t，其中Qf为冲洗流量，V为树脂床的体积，h 为树脂床的高度，t为冲洗周期。
根据需要，可以选择合适的冲洗流量。
2. 注入浓度：注入浓度是指树脂床中离子交换树脂的浓度。
根据经验公式，注入浓度可以通过标称交换容量和树脂床的体积来计算。
根据公式Cin = Qc/V，其中Cin为注入浓度，Qc为标称交换容量，V为树脂床的体积。
根据需要，可以选择合适的注入浓度。
3.正向流速和逆向流速：正向流速是指水从进水口到出水口的流速，逆向流速是指水从出水口到进水口的流速。
根据经验公式，正向流速和逆向流速可以通过进出水口的尺寸和进出水流量来计算。
根据公式V=0.7854d^2Q，其中V为流速，d为进出水口的直径，Q为进出水流量。
根据需要，可以选择合适的正向流速和逆向流速。
五、结论混合离子交换树脂设备的设计和计算涉及到多个方面，包括尺寸的选择和操作参数的选择。
离子交换量
离子交换量离子交换量是指离子交换树脂的吸附能力，通常用于衡量树脂的活性。
它是在工业、化学、生物等领域中广泛应用的一个重要参数。
以下是围绕离子交换量所展开的一些步骤与相关知识的详细阐述。
第一步：了解离子交换树脂的种类及其基本结构。
离子交换树脂是一种高分子材料，它具有高度的交换能力，能够将溶液中的一些离子与树脂中的重复单元发生离子交换反应，从而实现固液分离、离子分离等目的。
根据其交换基团的不同，离子交换树脂可分为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂两类。
阴离子交换树脂的基本结构中，交换基团是阳离子基团，可对各种带负电荷的离子进行吸附；而阳离子交换树脂的基本结构中，交换基团则是阴离子基团，可对各种带正电荷的离子进行吸附。
同时，离子交换树脂还可以根据其交换基团种类、架桥和交联程度等方面的不同进行分类。
第二步：了解离子交换量的计算方法。
离子交换量的计算方法通常是通过浸泡树脂中的固体物质，然后根据反应前后溶液中离子浓度的差值计算出吸附在树脂上的离子数量。
具体来说，可以按照以下计算公式进行计算：离子交换量（meq/g）=（C1-C2）×V/m其中，C1和C2分别是反应前后溶液中的某种离子的浓度（单位为mol/L），V是溶液体积（单位为L），m是样品质量（单位为g）。
第三步：了解离子交换量的影响因素。
离子交换量的大小不仅与离子交换树脂和反应条件有关，还受到一些外部因素的影响。
例如，离子交换量会受到离子浓度、温度、pH值等因素的影响。
一般来说，离子交换量随着离子浓度的增加而增加，但当浓度超过一定范围时，交换树脂的饱和度将逐渐增加，离子交换量将趋于饱和。
此外，温度的升高也有助于提高离子交换量，但当温度过高时，会发生树脂表面的热破坏等问题，导致离子交换能力下降。
pH值的变化对离子交换量也有较大的影响。
不同的树脂对pH值的响应不同，其中某些树脂的交换能力在特定pH范围内最高。
第四步：了解离子交换量在实际应用中的意义。
离子交换计算方法
阳树脂 001X7 堆密度 0.85 mg/L 交换容量 800mol/ m3阴树脂 201X7 堆密度 0.75 mg/L 交换容量 270mol/ m3水质:RO产水`:电导≤30µｓ/cm 折算成 Na+ 5.9ppm(mg/L) Cl- 9.1ppm(mg/L)Na+的原子量22.99 (mg/mmol)Cl-的原子量35.5 (mg/mmol)Na+ 含量 5.9ppm(mg/L)/ 22.99 (mg/mmol)= 0.256mmol/L= 256 mmol/ m3 ( 0.256 mol/ m3) Cl- 含量 9.1ppm(mg/L)/ 35.45 (mg/mmol)= 0.256mmol/L= 256 mol/ m3( 0.256 mol/ m3) 阳床: 阳树脂 001X7装填量 1225kg =1440L=1.44m3阳床总交换容量1.44m3X800mol/ m3=1152 mol阳床理论产水量1152 mol÷0.256 mol/ m3=4500 m3阳床实际产水量4500 m3X50%=2250 m3 (树脂实际利用率≈50%)阳床运行时间 2250 m3÷10 m3/h=225 h阴床: 阴树脂 201X7装填量 1070kg =1440L=1.44m3阴床总交换容量1.44m3X270mol/ m3=390 mol阴床理论产水量392 mol÷0.256 mol/ m3=1532 m3阴床实际产水量1532 m3X50%=766 m3 (树脂实际利用率≈50%)阴床运行时间 766 m3÷10 m3/h=76 h阳床: 阳树脂 001X7装填量 1225kg =1440L=1.44m3水质:RO产水`:电导≤30µｓ/cm 折算成 Ca+ + 5ppm(mg/L) CO-3 7ppm(mg/L) CaCO3 12ppm(mg/L)理论产水量=树脂体积(m3)X交换容量(kg CaCO3 / m3树脂)÷给水CaCO3含量(kg/ m3)X1000=1.44m3X40(kg CaCO3 / m3树脂)÷12ppm(mg/L)X1000=4800 m3阳床实际产水量4800 m3X50%=2400 m3阳床运行时间 2400 m3÷10 m3/h=240 h阴床: 阴树脂 201X7装填量 1070kg =1440L=1.44m3理论产水量=树脂体积(m3)X交换容量(kg CaCO3 / m3树脂)÷给水CaCO3含量(kg/ m3)X1000=1.44m3X12.5(kg CaCO3 / m3树脂)÷12ppm(mg/L)X1000=1500 m3阴床实际产水量1500 m3X50%=750 m3阴床运行时间 750 m3÷10 m3/h=75 h欢迎您的下载，资料仅供参考！致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习资料等等打造全网一站式需求。
一级复床离子交换器计算版本
一、阳床的计算1、总处理水量Q′=Q(1+10%)2、阳离子交换器直径D=SQRT（4Q′/πv）3、阳床装料体积V阳=πD2h阳/44、阳床运行周期T阳=V阳E阳/(Q′Σc)5、每天再生的台次N阳=24/T阳6、再生一次30%盐酸的耗量B阳30%=V阳E阳b阳/(1000×30%)7、再生一次需30%HCl的体积V阳30%=B阳30%/ρ30%8、HCl计量箱的容积V计HCl=1.2V阳30%9、稀释至5%HCl溶液的体积V5%=V阳E阳b阳/(1000×5%×γ5%)10、再生一次的稀释水量V阳稀=V5%-V阳30%11、30%盐酸的日耗量B日=B阳30%×N阳12、30%盐酸的月耗量B月=30×B日/100013、30%盐酸的年耗量B年=7000×B月/(24×30)14、5%HCl溶液的通液时间tt=V5%/(1000×v5×V阳)15、进入阳床还原液的质量流量G2 G2=V5%γ5%/(3600×t)16、进入喷射器吸入侧的质量流量G0 G0=B阳30%/(3600×t)17、喷射器工作嘴的质量流量G1G1=G2-G018、喷射系数μ=G0/G119、喷射器的特性值20、喷嘴直径d P=A×SQRT(G1)21、圆筒形混合室直径d H=B×SQRT(G2)22、圆筒形混合室长度L u=4×d H23、吸入管管径D0=1000×SQRT(4×V阳30%/(3600×1000×π×v0×t))24、入口管管径D1=1000×SQRT(4×V阳稀/(3600×1000×π×V1×t))25、出口管管径D2=1000×SQRT(4×V5%/(3600×1000×π×V2×t))二、阴床的计算1、阴树脂的装料体积V阴=T阳×Q′(ΣA-HCO3-+CO2/44)/E阴2、阴树脂的实际装料体积V实=1.15×V阴3、阴床直径D=SQRT（4Q′/πv）4、阴离子交换树脂的装料高度h A=4×V实/(π×D2)5、再生一次30%NaOH的耗量B A30%=V实×E阴×b A/(1000×30%)6、再生一次30%NaOH的体积V30%=B A30%/γ30%7、NaOH计量箱的容积V NaOH=1.2×V30%8、稀释至4%NaOH溶液的体积V4%=V实×E阴×b A/(1000×4%×γ4%) 9、再生一次的稀释水量V稀=V4%-V30%10、30%NaOH的日耗量B日=B A30%×N阳30T/h已知参数10%为自用水率v=25m/h D=1.2mh阳=2m V=2.26m3阳E阳=1000mol/m3T阳=26.43hΣc:原水中阳离子的总和,mmol/L阳离子2.85mmol/LN阳=0.91台次/d 再生水平b阳=55g/mol(100%HCl)B阳30%=414.33Kg/次ρ30%=1.149Kg/L V阳30%=360.6L 1.2:安全系数V计HCl=432.72L取V计HCl=500Lγ5%=1.023Kg/L V5%=2430.11LV阳稀=2069.51LB日=377.04KgB月=11.31T一年以7000h计B年=109.97TV5=5m3/(m3·h)t=0.22h5%HCl G2=3.14Kg/s 30%HCl G0=0.52Kg/sG1=2.62Kg/sμ=0.2背压P2=1.472×105P a,查表得P′P=31060kgf/m2h0=29960kgf/m2h b=1349kgf/m2A=7.293 B=8.843d P=11.81mm取d P=15mmd H=15.65mmL u=62.61mmv0为被吸入管内的流速,取1m/s D0=24.08mm取D0=25mmV1为稀释水在入口管内的流速,取2m/s D1=40.8mm取D1=40mmV2为稀释水在入口管内的流速,取2m/s D2=44.21mm取D2=45mmΣA为原水中阴离子总和,只含强酸的阴离子，不包含HCO3-,mmol/L V阴=6.46m3 CO2为除碳器出水中浓度,取3mg/L阴离子2.85mmol/L E阴=350mol/m31.15为当阳床失效时,阴床还未失效的富余系数V=7.42m3实v=20m/hb A为再生水平,取60g/molγ30%为NaOH溶液的密度,取1.328Kg/Lγ4%为NaOH溶液的密度,取1.043Kg/L36T/hQ′=36m3D=1.4mV阳=3.08m3T阳=30h阳离子2.85mmol/LN阳=0.8台次/dB阳30%=564.67Kg/次V阳30%=491.44LV计HCl=589.73L取V计HCl=1000LV5%=3311.83LV阳稀=2820.39LB日=451.74KgB月=13.55TB年=131.76Tt=0.22hG2=4.28Kg/sG0=0.71Kg/sG1=3.57Kg/sμ=0.2d P=13.78mm取d P=15mmd H=18.29mmL u=73.16mmV阴=9.01m3阴离子2.85mmol/LV实=3.53m3D=1.51m取D=1.5mh A=2mB A30%=247.1KgV30%=186.07LV NaOH=223.28LV4%=1776.85L V稀=1590.78L B日=197.68Kg。
- 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)。
全自动软水器设计指导手册（附设计公式）目录一、总述 01. 锅炉水处理监督管理规则 02. 离子交换树脂部结构 03. 钠离子交换软化原理及特性: (1)4. 水质分析测试容 (1)•PH值(Potential of Hydrogen) (1)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (1)•铁含量(IRON) (1)•锰 (2)•硬度值(HARDNESS) (2)•碱度 (2)•克分子(mol) (2)•当量 (3)•克当量 (3)•硬度单位 (3)•我国江河湖泊水质组成 (5)二、全自动软水器 (5)三、影响软水器交换容量的因素 (7)1. 流速(gpm/ft，m/h) (7)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (7)3. 树脂层的高度 (8)4. 进水含盐量 (9)5. 温度 (11)6. 再生剂质量(NaCl) (11)7. 再生液流量 (12)8. 再生液浓度 (13)9. 再生剂用量 (14)10. 树脂 (14)四、自动软水器设计 (14)1. 软水器设备应遵循的标准 (14)2. 全自动软水器主要参数计算 (15)1) 反洗流速的计算: (15)2) 系统压降计算 (15)3. 软水器设计计算步骤 (15)计算示例 (17)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
第三十六条对违反本规则的单位和个人，有下列情况之一者，安全监察机构有权给予通报批评、限期改进，暂扣直至吊销资格(对持证的单位和个人)的处理。
2.离子交换树脂部结构离子交换树脂的部结构可以分为三个部分：1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯烯、聚丙烯酸等；2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的离子官能团[如-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl]等，或带有极性的非离子型官能团[如-N(CH3)2、-N(CH3)H等]；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)。
离子交换树脂的部结构如下图中的左图所示，离子交换基团的结构如下图的右图所示。
顺流再生：交换流速20-30m/h，反洗流速12~15m/h，吸盐流速4-6m/h（逆1.4-2m/h）3.钠离子交换软化原理及特性:钠离子交换软化处理的原理是：原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成份Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换从而吸附水中的Ca2+、Mg2+使水得到软化。
如以Raa代表钠型树脂，其交换、再生过程如下：2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+R 2Ca+2NaCl =2RNa+CaCl2除去水中的硬度，碱度不变，TDS变化不大，氯根有所增加4.水质分析测试容主要包括: PH，TDS，总硬度和铁含量及类型•PH值(Potential of Hydrogen)PH是氢离子浓度的负对数，表示溶液是酸性还是碱性。
PH以0到14的尺标度量，以7.0为中点或中和点。
PH值尺标0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14酸性中性碱性观察上面坐标，我们可得出结论:6.0比中性仅“酸性略强”，但考虑到上面的科学定义，PH每下降一个整数，溶液的酸度增加10倍。
因此PH4.0的酸性是PH7.0的1000倍;反之，PH10.0的碱性是PH7.0的1000倍。
•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS)溶解于水中的所有矿物质总体称作总溶解固体(TDS)。
TDS可通过加各种阳离子或各种阴离子求得(阳离子和阴离子配对数)。
例如:钙=21GPG(359.1mg/l) 氯=16GPG(237.6mg/l)镁=9GPG(153.9mg/l) 硫酸根=4GPG(68.4mg/l)钠=13GPG(222.3mg/l) 碳酸根=23GPG(393.3mg/l)总阳离子=43GPG(735.3mg/l) 总阴离子=43GPG(735.3mg/l)总溶解固体(TDS)=43GPG(735.3mg/l)注意：TDS，总阳离子数和总阴离子数必须相等。
溶解固体总量的90%以上是以下六种矿物质：阳离子：Ca2+，Mg2+，Na+阴离子：Cl-，SO42-，CO3-注：Ca2+和Mg2+是两种硬性矿物质的主要离子。
GPG---格令/ 加仑•铁含量(IRON)铁约占地壳的5%，也是最常见的水问题之一。
当铁暴露于空气、氯气中或受热时，从相对无害的二价状态转变到令人讨厌的三价状态：FeO+2H2CO3→Fe(HCO3)2+H2O4Fe(HCO3)2+O2+2H2O →4Fe(OH)3+8CO2当铁与某些嗜铁细菌一起存在时，问题变得更为严重，细菌消耗铁以维持生命，最终死亡，留下淤渣可堵塞水管和阀门。
三种主要嗜铁细菌：Gallionella (盖氏铁柄杆菌属)Crenothrix (铁细菌属)Leptothrix (汗毛菌属)锰是一种稀有的金属，它的化学、物理性能均与铁非常相似。
锰通过与铁类似的反应进入水中，并以类似的方式被氧化：MnO + 2H2CO3 →Mn(HCO3)2 + H2OMn2++O2 + 2H2O →2MnO2 + 4H+二氧化锰(MnO2)在低达0.05 PPM(0.05mg/L)的水平上就会引起黑色污污。
情况既然如此，可以想象2PPM(2mg/L)的浓度将会怎样。
•硬度值(HARDNESS)1) 水在大气中凝聚，溶解空气中的二氧化碳，形成弱酸H2O+CO2→H2CO32)该酸随雨落地，流过土壤到达岩床，溶解石灰、中和，同时变硬H2CO3+CaCO3→Ca(HCO3)2H2+MgCO3→Mg(HCO3)23) 钙，镁形成硬性水垢CaCl2氯化钙MgCl2氯化镁CaSO4硫酸钙MgSO4硫酸镁4) 硬性物质引起的问题是多重的，最常见的是硬垢，反应水“硬化”现象的方程式如下：Ca(HCO3)2→加热→CaCO3+H2O+CO2•碱度水的碱度是指水中能够接受[H+]离子与强酸进行中和反应的物质含量。
碱度是表示水中CO32-，HCO3-，OH-及其它一些弱酸盐类的总和。
在水中碳酸氢盐与氢氧化物不能同时存在：HCO3-+OH-=CO32-+H2O因此，水中的碱度以五种形式存在:1)HCO3-2)CO32-3)OH-4)HCO3-+CO32-5)CO32-+OH-碱度对锅炉运行影响碱度对锅炉的腐蚀，主要是苛性脆化腐蚀，是由水中NaOH造成。
苛性脆化腐蚀会使金属晶粒间发生裂纹。
其后果轻者使锅炉不能使用，重者发生锅炉爆炸，造成严重后果。
NaHCO3→NaOH + CO2Na2CO3 + H2O → 2NaOH + CO2•克分子(mol)定义：一定重量的物质，在数值上等于他的分子量，单位用克表示.这个量就称为一个克分子。
如水的分子量为18，而18克水就是1克分子水。
１克分子的水含有的分子数为：6.02X1023国际上规定：物质体系所包含的结构粒子(如原子、分子、离子、电子、光子等)数目与12克碳(C12)中的原子数目相等，则这体系的量为摩尔，符号mol。
定义：当量表示元素相互化合时它们之间的重量关系。
各种元素相互化合时，其重量比等于他们的当量比。
元素的当量＝原子量/化合价化合物的当量＝化合物的分子量/正(或负)价总数如: 钙的当量=原子量/化合价=40.078/2=20.039•克当量定义：一定量的物质在数值上等于它的当量，单位以克表示，这个量就称为该物质的1 个克当量。
如：钙的当量为20.039，而20.039克的钙就等于1克当量•硬度单位1升水中含有的钙、镁离子的总毫克分子数(mmol/L)。
1升水中含有的钙、镁离子的总毫克当量数(meq/L)。
1升水中含有的1/2钙、1/2镁离子的总毫克分子数。
即：以氢离子为基本单位的物质的量浓度(氢摩尔浓度)(在数值上½钙、½镁离子的总毫克分子数等于钙、镁离子的总毫克当量数)以CaCO3摩尔质量来表示的1升水中含有钙、镁离子的摩尔总数。
表示方法为ppm(以CaCO3计)如: CaCO3的分子量为100其可接受或提供1mol[H+]的摩尔质量为50。
硬度为2[H+]mmol/L浓度，可表示为2×50=100ppm(以CaCO3计) 例：水质分析结果为Ca2+=42.4mg/L，Mg2+=25.5mg/L用上面４种方试表示其硬度(1)42.4/40.07+25.5/24.3=1.058+1.049=2.107mmol/L(2)42.4/20.03+25.5/12.15=4.22meq/L(3)4.22mmol/L(½Ca2+ ½Mg2+)(4)4.22×50=211ppm(以CaCO3计)1升水中含有的钙、镁离子总量等于17.1ppm(以CaCO3计）定义为一个格令/加仑(gr/gallon)。
Cv 和 Kv是什么?•Cv 是温度为60华氏度时, 流体通过一阀门时压力损失1 psi状态下的流量(单位为gpm ). •Kv 是温度为20摄氏度时, 流体通过一阀门时压力损失1 Bar状态下的流量(单位为m3/hr ).•以上系数所涵盖的系统不受气蚀的影响.•数据来源为: 在实验室状态下, 在不同的流量情况下进行多次实验获得,同时记录下不同流量下的压力损失.• Cv和Kv的相互转换: Cv = 1.16 Kv Kv = 0.853 Cv• 主要用作计算阀门在不同流量状态下的压力损失.DP = 2⎪⎭⎫ ⎝⎛Cv gpm (单位psi)DP =23m ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛Kv hr (单位为Bar) • Cv =DPgpmKv =DPhr m 3• 事例 1: 一阀门 Cv = 6.5 ,压力损失为1 psi 时的流量为 6.5 gpm. 当流量为25 gpm 时,压力损失为: DP = (25/6.5)² = 14.8 psi• 事例2: 两软水器在流量为15 gpm 时,将产生的压力损失为 3 psi. 计算流量为25 gpm 时的压差DP 为多少?• Syst. Cv = (gpm/√DP) = (15/√3) = (15/1.732) = 8.66 • At 25 gpm, DP = (gpm/Cv)2 = (25/8.66)2 = 8.3 psi工作能力的表达: 10 吨 软化器意思: 一软化器的产水量为10 m³/hr = 10 x (4.4) = 44 gpm 线性流速的表达: 10 gpm/ft² (x) 2.33 = 23.3 m/h ,中用的线性流速为 20 到 30 m/h (4.3 to 8.6 gpm/ft²)体积流速的表达: 7.481 gpm/ft³ = 1 BV/min 加盐量: 15 lbs/ft³ (x) 16 = 240 grams/liter of resin 树脂量: 1 ft³ (x) 28.3 = 28.3 liters of resin 树脂的交换能力: 30 Kgr/ft³ (x) 2.29 = 68.7 grams CaCO3/liter of resin 总硬度: 171 ppm = 171 mg/l = 171 grams/m³ = 10 grains/gallon在中国锅炉锅炉给水应用中,可以接受的硬度泄露: 0.03 Meq/l 或 0.03 Meq/l (x) 50 = 1.5 mg/l(以CaCO 3计)水压: 30 psig (x) 0.00689 = 0.207 Mega Pascals事例: TH = 100 mg/l, 去除的硬度容量 = 68.7 grams = 68700 mg 软水量 = (68700 mg)/(100 mg/l) = 687 L 或 (68.7 g)/(100 g/ m³) = 0.687 m³•NaCl •日晒盐 48 - 50% void volume 69 lbs/cu.ft. •矿盐 41% void volume 76 lbs/cu.ft.•Rust Rem. Pellets 48 - 52% void volume 70 lbs/cu.ft. •NaCl 和 KCl 数据 (At 20ºC or 68ºF) •1 加仑水溶解盐量 : 3 lbs. of NaCl •I 加仑 NaCl 饱和溶液中 : 2.6 lbs. of NaCl •1 加仑水的溶解盐量 : 2.8 lbs. Of KCl •1加仑KCl 饱和溶液中 :2.5 lbs. of KCl某些淡水湖泊、水库水质组成某些地下水水质组成二、全自动软水器全自动软水器就是将软水器运行及再生的每一个步骤实现自动控制，并采用时间，流量或感应器等方式来启动再生。