混床的结构及工艺原理分解

OH－>柠檬酸根3－>SO42－>酒石酸根2－>；草酸根2－>PO43－ >NO2－>Cl－>；醋酸根－>HCO3－
离子交换设备

离子交换设备[1]是指离子交换过程常在离子交换器中进行。离子交 换器类似压力 滤池，外壳为一钢罐；离子交换通常采用过滤方式， 滤床由交换剂构成，底部为附有滤头的管系。 以离子交换剂上的可交换离子与液相中离子间发生交换为基础的分 离方法。广泛采用人工合成的离子交换树脂作为离子交换剂，它是 具有网状结构和可电离的活性基团的难溶性高分子电解质。根据树 脂骨架上的活性基团的不同，可分为阳离子交换树脂、阴离子交换 树脂、两性离子交换树脂、螯合树脂和氧化还原树脂等。用于离子 交换分离的树脂要求具有不溶性、一定的交联度和溶胀作用，而且 交换容量和稳定性要高。[2]
混床的定义：

混床是混合离子交换柱的简称，是针对离子交换技术所设计的

下面先了解离子交换的相关知识。
离子交换

借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达 到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于传质分离过程的 单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。 以离子交换剂上的可交换离子与液相中离子间发生交换为基础的分 离方法。广泛采用人工合成的离子交换树脂作为离子交换剂，它是 具有网状结构和可电离的活性基团的难溶性高分子电解质。 离子交换反应是可逆的，而且等当量地进行 离子交换树脂可以再生。将交换耗竭的离子交换树脂和适当的酸、 碱或盐溶液发生交换，使树脂转化为所需要的型式，叫做再生。这 类酸、碱或盐就叫再生剂。 设备 离子交换过程常在离子交换器中进行。离子交换器类似压力滤 池，外壳为一钢罐；离子交换通常采用过滤方式，滤床由交换剂构 成，底部为附有滤头的管系 。
混床的结构及工艺原理
汽机分场:王振海
混床的定义：

混床是混合离子交换柱的简称，是针对离子交换技术所设计的设备
壹
混床的结构
目
贰
混床的优点
录
肆
叁
混床的工艺原理
混床的运行操作
现在做离子水的工艺大致可分为三种：

第一种：采用阳阴离子交换树脂取得的去离子水，一般 通过之后， 出水电导率可降到10us/cm以下，再经过混床就可以达到1us/cm以 下了。但是这种方法做出来的水成本极高，而且颗粒杂质太多，达 不到理想的要求。目前已较少采用了。

预除盐与精除盐

1在第一种工艺中， 阴阳床是一级除盐，也叫预除盐。 混床是二级除盐，也叫精除盐 2在第二种工艺中， 反渗透是一级除盐，也叫预除盐。

混床是二级除盐，也叫精除盐

预除盐：水经过过滤等预处理后，进入预除盐工序，除去水中的大 部分盐类，出水电导率可降到10us/cm以下

精除盐：水经过预除盐工序后，再进入精除盐工序，可使出水电导 率：0.06左右
吸附选择

对阳离子的吸附 高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类 离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序 如下： Fe3+>Al3+>Pb2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+ 对阴离子的吸附 强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为： SO42－>NO3－>Cl－>HCO3－>OH－ 弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：
离子树脂的转型

以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上，常将这些树脂转变为 其他离子型式运行，以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂 与NaCl作用，转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出Na+与 溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附，除去这些离子。反应时没 有放出H+，可避免溶液pH下降和由此产生的副作用（如蔗糖转化和 设备腐蚀等）。这种树脂以钠型运行使用后，可用盐水再生（不用 强酸）。又如阴离子树脂可转变为氯型再使用，工作时放出Cl－而 吸附交换其他阴离子，它的再生只需用食盐水溶液。氯型树脂也可 转变为碳酸氢型(HCO3－）运行。强酸性树脂及强碱性树脂在转变 为钠型和氯型后，就不再具有强酸性及强碱性，但它们仍然有这些 树脂的其他典型性能，如离解性强和工作的pH范围宽广等。


混床应用范围

混床一般放置在电渗析器或反渗透装置之后（或直接应用于含盐量 较低的水），对水进一步脱盐可制取
较高纯水，广泛使用在电子、化工、医药、原子能、电力等行业。

混床的工作原理

混床离子交换法，就是把阳、阴离子交换树脂放在同一个交换床中， 并在运行前混合均匀。混床可以看作是由许多阳、阴树脂交错排列 而组成的多级式复床。 在混床中，由于阳、阴树脂是相互混合均匀的，所以阳、阴离子交 换反应几乎是同时进行的。或者说水的阳离子交换和阴离子交换是 多次交换进行的。即经H型阳离子交换所产生的H+和经OH型离子交 换所产生的OH一不能积累起来，会立即生成离解度很低的水。 这样就基本上消除了反离子的影响，其离子交换反应可以进行得很 彻底，所以混床的出水质量很高

第二种：预处理（即砂碳过滤器+精密过滤器）+反渗透+混床工艺， 这种方法是目前采用最多的，因为反渗透投资成本也不算高，可以 去除90%已上的水中离子，剩下的离子再通过混床交换除去，这样 可使出水电导率：0.06左右。这样是目前最流行的方法。 第三种：前处理与第二种方法一样使用反渗透，只是后面使用的混 床采用EDI连续除盐膜块代替，这样就不用酸碱再生树脂，而是用电 再生。这就彻底使整个过程无污染了，经过处理后的水质可达到： 15M以上。但这这种方法的前期投资比较多，运行成本低。根据各 公司的情况做适当的投资。最好不过了。
强碱性阴离子树脂

这类树脂含有强碱性基团，如季胺基（亦称四级胺基）－NR3OH(R 为碳氢基团），能在水中离解出OH－而呈强碱性。这种树脂的正电 基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。 这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱（如 NaOH）进行再生。

弱碱性阴离子树脂
混床结构

混床就是里面装满了阴阳树脂的圆柱形容器，柱身有玻璃钢、不锈 钢、碳钢等材质，混床是混合离子交换柱的简称。装填方式都是上 阴下阳，最底层是排水帽。
混床内部结构

1进水装置
2排水装置《底部进水装置》 3碱液分配器 4中间排水装置
混床结构图
混床结构图2
混床结构图3
碱液分配器-中间排水装置

这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基（亦称一级胺基）-NH2、仲胺 基（二级胺基）-NHR、或叔胺基（三级胺基）-NR2，它们在水中能 离解出OH－而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子 吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将 溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件（如 pH1～9）下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。
离子交换设备应用

离子交换分离广泛用于：①水的软化、高纯水的制备、环境废水的 净化。②溶液和物质的纯化，如铀的提取和纯化。③金属离子的分 离、痕量离子的富集及干扰离子的除去。④抗菌素的提取和纯化等
[5
混床的定义

混床是混合离子交换柱的简称，是针对离子交换技术所设计的设备。 所谓混床，就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一 交换装置中，对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重 比阴树脂大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树 脂装填的比例为1：2，也有装填比例为1：1.5的，可按不同树脂酌 情考虑
混床再生

2 关闭混床反洗进水门，停止以后，若树脂分层不完全，应按1的操 作重新进行反洗分层。
3 放水；待阴阳树脂完全分层后，开正洗排水门，将混床内的水放 出，水放至离树脂表面层表面约10cm处。 4 进再生液：开混床再生泵进口门，启动混床再生泵运行，开再生 泵出口门，酸碱喷射器进水门，中间排水门，维持交换器内水位在 树脂表面10cm处，稳定2分钟，再开酸碱计量箱出口门。调整酸浓 度在4-5%，碱浓度在3-4%内。
排水装置《底部进水装置》
塑料水帽
塑料水帽
塑料水帽
塑料水帽
不锈钢水帽
混床设备优点

1、出水水质优良，出水pH值接近中性。 2、出水水质稳定，短时间运行条件变化（如进水水质或组分、运 行流速等）对混床出水水质影响不大。 3、间断运行对出水水质的影响小，恢复到停运前水质所需的时间 比较短。 4、回收率达到100%



离子交换器
离子交换树脂

离子交换树脂是带有官能团(有交换离子的活性基团)、具有网状结 构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。 1基本介绍 离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名 称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称 大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。分类属酸性的应在名称前加 “阳”，分类属碱性的，在名称前加“阴”。如：大孔强酸性苯乙 烯系阳离子交换树脂。 相关分类



离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸 系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。 首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中 的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸 性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类（或再分出中强酸 和中强碱性类）。
混床失效

导电 度 》0．2us／cm时 含硅量 》20微克／L 时
混床再生

1 反洗分层：开混床再生泵进口门，启动再生泵，再开混床再生泵 出口门，混床反洗排水门和排空气门，反洗进水门。待排空门有水 流出后，关闭排空气门。开始反洗流速宜小，待树脂松动后，逐渐 加大流速，直至全部床层都能松动，此时流速大致达到10m/h。阴 树脂膨胀率为70%以上，阳树脂的膨胀率约为30%以上，这样经1015分钟就可使阴、阳树脂分层。（可以使用混床出水母管中的水经 出水门来加大反洗分层流量。）

离子交换设备特性

离子交换[3]反应是可逆的，而且等当量地进行。由实验得 知，常温 下稀溶液中阳离子交换势随离子电荷的增高，半径的增大而增大； 高分子量的有机离子及金属络合阴离子具有很高的交换势。高极化 度的离子如Ag+、Tl+等也有高的交换势。离子交换速度随树脂交联 度的增大而降低，随颗粒的减小而增大。温度增高，浓度增大，交 换反应速率也增快。离子交换树脂可以再生。将交换耗竭的离子交 换树脂和适当的酸、碱或盐溶液发生交换，使树脂转化为所需要的 型式，叫做再生。这类酸、碱或盐就叫再生剂。[4]
树脂
树脂
树脂
强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中 离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如 SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的 H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸 性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。 树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交 换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再 次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放 出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。

弱酸性阳离子树脂
Baidu Nhomakorabea
这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+而呈 酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－（R为碳氢基团）， 能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这 种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换， 只能在碱性、中性或微酸性溶液中（如pH5～14）起作用。这类树 脂亦是用酸进行再生（比强酸性树脂较易再生）。
混床如何分类

按混床再生方式的不同，混床可分为体内式再生混床和体外式再生 混床两种 体内式再生混床是指运行及整个再生过程均在混床内进行，树脂不 移出床体以外。

混床的运行原理：

混床是指水依次通过装有氢型阳离子交换树脂的阳床和装有氢氧型 阴子交换树脂的阴床的系统。氢型阳交换床用于除去水中的阳离子； 氢氧型阴交换床用于除去水中的阴离子。通过复床可将水中的种矿 物盐基本除去。为了获取较好的除盐效果，阳床内装载强酸阳离子 交换树脂，阴床一般内装载强碱阴离子交换树脂。