第四章离子交换处理.docx
水的离子交换处理
三、除盐系统
如果经预处理后的清水，仅仅需要除去 Ca2+ 、 Mg2+ （即软化），可以采用钠离子交换法。如果 不仅要求除去 Ca2+ 、 Mg2+ ，还要求除去碱度，则 采用氢—钠离子交换法。
钠离子交换法
钠离子交换过程如下式表示：
2RNa Ca2 (Mg 2 ) R2Ca(Mg ) 2Na
水在进行混凝—石灰软化和过滤处理后，已 除去悬浮物和胶态杂质，硬度和碱度也有一定程 度的降低，但作为锅炉补给水，还远远达不到要 求，必须进行深度处理。目前火力发电厂普遍采 用的离子交换处理可以制得纯度很高的水。 水的离子交换除盐 水的离子交换软化和除碱 离子交换装置及其运行 再生系统 水的其他除盐方法
混合床除盐
混合床是在一个交换器内，把已再生好的H型 和 OH 型离子交换树脂按一定比例混合均匀，所以 混床就相当于一个多级复床。 混床的优势在于水的阳、阴离子交换是交错 进行，出水水质好而且水质稳定；由于交换未期， 出水电导率上升很快，终点容易判断；运行周期 也较长。缺点是树脂的损耗大；再生操作比较复 杂。
也有一些离子交换树脂是由已具备活性基团的单体经过聚 合，或在聚合过程中同时引入活性基团，直接一步制得的。 如丙烯酸系树脂。
离子交换树脂
离子交换树脂的结构
离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物。在它的分子结构 中，可以人为的分为两个部分：一部分称为离子交换树脂的骨架；另一部分 时代有可交换离子的活性基团。 活性基团也由两部分组成：一是固定部分，二是活动部分。
(4)孔径、孔度、孔容和比表面积
孔径表示微孔的大小 孔度是指单位体积离子交换树脂内部孔的容积 孔容是指单位质量离子交换树脂内部孔的容积。 比表面积是指单位质量的离子交换树脂具有的比表 面积。一般比表面积越大，越有利于交换。 （5）含水率 树脂的含水率是指单位质量的湿树脂（除去表面的 水分）所含水量的百分数。一般在50%左右。 对于含有一定活性基团的离子交换树脂来说，含水 率可以反映树脂的交联度和孔隙率的大小。含水率 大，就表示孔隙率大，交联度低。
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交换容量的测定
阳离子交换树脂交换容量的测定步骤：
称取干燥的氢型阳离子交换树脂1g（准确至
0.001g），置入250ml干燥的锥形瓶中，加入
100ml、1 mol/LNaOH标准溶液，密闭，静置
12h后,移取上清液25.00ml于锥形瓶中,加2-3滴酚
酞指示剂，用0.1mol/L的HCl标准溶液滴定至酚酞
100~ 150 120 120
120
﹤76 ﹤60
﹤60
﹤94
二、离子交换树脂的种类
阳离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂
弱酸性阳离子交换树脂
离子交换树脂
阴离子交换树脂
强碱性阴离子交换树脂 弱碱性阴离子交换树脂
特殊的离子交换树脂
1、阳离子交换树脂
交换基是酸性基团,它的H+能交换阳离子的 树脂为阳离子交换树脂。
据交换基团酸性的强弱，分为强酸性，弱酸性。
OH
R SO H R SO H R CH SO H R PO H R CO R O 3 3 2 3 3 2
强酸性
中等酸性
弱酸性
(1) 强酸性阳离子交换树脂 含有强酸性活泼基团-SO3H, 可分为聚苯乙烯型和酚醛型。
操作交换容量：单位体积湿树脂或单位重量干树脂中， 实际参加反应的活性基团的总数。单位：mmol/mL mmol/g 再生交换容量: 在一定的再生剂的条件下所取得的再生 树脂的交换容量。
影响交换容量的因素：一方面是离子交换剂颗粒大小、颗粒内孔隙
大小以及所分离的样品组分的大小等的影响；另一些影响因素如实验中 的离子强度、pH值等主要影响样品中组分和离子交换剂的带电性质。
真密度：指树脂颗粒本身密度。
溶胀后树脂重量（ S ） 真密度（ Dw ） （ g/mL ) 树脂所排除水的体积（ V ）
培训-离子交换处理
1．离子交换树脂的组成 凝胶型树脂的特点： 1、溶胀性好，溶胀时，孔达 2～40nm，失水时，体积缩小； 一部分称为离子交换树脂的骨架 2、强度差，抗氧化性差； (单体和交联剂)；另一部分是带 3、易受有机物污染。 有可交换离子的活性基团 大孔型树脂的的特点： 2．离子交换树脂的合成 1、孔大，在干、湿态时都存在，且孔径在20～100nm； …－CH－CH －… 3．离子交换树脂的分类 2、强度大，抗氧化性能好（交联度大， DVB＝16～20％）； （1）按活性基团的性质分类 3、防有机物污染； CH=CH CH=CH …－CH－CH －CH—… 4、孔大，交换容量低； 过氧化苯甲酰 （2）按合成离子交换树脂的单体 n + m 5、再生时酸、碱消耗较多。 （主体原料）分类 CH=CH
强酸性阳树脂，在稀溶液中对常见阳离子的选择性顺序为：
Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ ≈ NH4+ > Na+ > H+
而对于弱酸性阳树脂，其选择性顺序为：H+ > Fe3+
强碱性阴树脂在稀溶液中，对常见阴离子的选择性顺序为： 而弱碱性阴树脂的选择性顺序为：OH- > SO42-
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电厂水处理-离子交换除盐 第三节
动态离子交换的层内过程
一、运行制水时树脂层中的离子交换 1．水中阳离子只有一种离子（Na+和RH树脂的交换）
阳离子交换树脂，其交联度
为7％； 201×7全名称为：
凝胶型强碱性苯乙烯系
阴离子交换树脂，其交联度 为7％；
①孔型：凝胶型——空 大孔型——D 均孔型——J ②第一位数字活性基团代号
第4章离子交换分离2007ppt课件
在惰性的硅质或玻璃微球上，不是直接沉积一层离子交换 膜，而是沉积一层多孔微粒状的离子交换剂。
4.6 离子交换剂的应用
4.6.1稀土元素及贵金属的分离富集 4.6.2 水处理 4.6.3 湿法冶金 4.6.4 化学工业
氢气的净化；工业盐酸的提纯；从卤水及气田水中提 取硼酸；石油化工；常被作为工业催化剂（如甲基异丁基醚） 4.6.6 医药食品工业 4.6.7 环境保护
三种操作方法： （1）流洗展开法 （图4.1） （2）排代展开法 （图4.2） （3）前列法 （图4.3）
C B
4.2 离子交换平衡
交换平衡就是指离子交换达到热力学平衡。 4.2.1 离子交换等温线
例如：A和B两种离子相交换，设 B对树脂的亲和力大于A，则B的 等温线如图4.4。
RMi－第i种离子在树脂中的平衡
（2）任何时刻任意塔板内含有样品组分的量，必须小于淋 洗液组分的量。
（3）分配系数在所有塔板上都是常数；淋洗液进入不是连 续的，而是脉冲式的，其最小单位是塔板体积；所有组分 开始时都在“0”级塔板上，而且轴向扩散可以忽略。
（具体理论推导供参考，不再介绍）
4.5 高效离子交换色谱技术
High Performance Ion Exchange Chromatograph
4.3 离子交换动力学
树脂表面
扩散 溶液本体
静止液膜
♠ 液膜扩散 ♠ 粒内扩散
4.4 离子交换色谱理论
（1） Martin 的平衡塔板理论
（2） Glueckauf 的速率塔板理论
平衡塔板理论的几点假设：
（1）色谱柱是由许多“理论塔板”所组成。在每一级塔板 中，当流动相流入下一个塔板前，样品组分在固定相和流 动相之间的分配已达到热力学平衡；
离子交换技术
操作条件如流速、温度等也会影响离子交换过程，需要根据实际 情况进行调整。
离子交换过程的动力学模型
扩散过程
在离子交换过程中，离子的扩散速度 是影响整个过程的重要因素之一。扩 散速度越快，离子越容易到达离子交 换剂的表面，从而进行交换反应。
反应过程
反应过程是离子交换过程中的另一个 重要因素。反应速度越快，离子越容 易与离子交换剂发生交换反应，从而 提高整个过程的效率。
使用方法
02
将离子交换剂填充在交换柱中，通过循环或静态方式进行离子
交换。
注意事项
03
注意离子交换剂的使用寿命，及时更换或再生。
离子交换剂的再生与处理
再生方法
通过化学反应或电化学反应使失效的离子交换剂恢复 交换能力。
处理方式
对失效的离子交换剂进行清洗、破碎、再加工等处理 ，以回收和再利用资源。
再生剂
用于离子交换剂再生的化学试剂，如酸、碱、盐等。
03
离子交换过程
离子交换过程的基本步骤
离子交换剂的预处理
对离子交换剂进行预处理，包括清洗、再生和活化等步骤，以确保其 性能和寿命。
离子交换剂的装填
将预处理后的离子交换剂装填到离子交换柱中，以便进行后续的离子 交换过程。
溶液的通过
将待处理的溶液通过离子交换柱，与离子交换剂进行离子交换反应。
提高离子交换技术的效率与效果的方法
优化工艺参数
通过实验研究，优化离子交换技术的工艺参数，如流速、溶液浓度 等，提高吸附效果和分离效率。
使用复合离子交换剂
研发新型复合离子交换剂，提高其对特定离子的吸附能力和选择性 。
强化再生过程
通过改进再生工艺和优化再生条件，提高离子交换剂的再生效率和 重复使用性能。
离子交换操作规程4篇
离子交换操作规程4篇名目第1篇离子交换器操作规程及保养措施第2篇钠离子交换器再生操作规程第3篇离子交换器操作规程及保养第4篇钠离子交换器操作规程【第1篇】离子交换器操作规程及保养操作规程1.操作人员经考试合格取得操作证，方准进行操作，操应熟识本机的性能、结构等，并要遵守安全和交接班制度。
2.检查电源接线、电器装置、给水泵、盐泵或水射器、计量仪表等是否正常。
3.检查各水池水位及池中是否有硬质杂物落进，检查各阀门的启闭状态是否正确。
4.缓慢开启软水器下部的进水阀，开启上部的软水出同，将经过澄清、过滤等项处理(视水质而定，或不经预处理)的低孩度原水，自下而上以肯定的流速和压力泵入(或注入)离子交换器，流速和压力依据树脂层高度和原水硬度而定一般在交换过程中，以树脂底部水垫层保持在100mm左右为宜。
经软化的水流入软化水箱待用。
5.在交换过程中，要常常测定软水硬度，当出水硬度超过0.04毫克当最/升时，即应停止交换，进行再生。
6.再生时，关闭进水阀和软水出口阀，待树脂降落稳定后，缓慢开启再生液阀和软水器底部排水阀，使再生液按肯定的流速和用量自上而下流经树脂层后排出。
7.再生完毕后，缓慢开启软水器底部清洗水阀门，开启上部的排水(气)阀门，采纳逆流形式用软水清洗树脂(如原水硬度不大，也可以用原水清洗)，直至清洗出口水硬度和抓根含量达到合格时，关闭排水(气)阀门和清洗水进口阀门(如用原水，则不关闭，开启软水出口阀门)停止清洗，投入正常交换运行。
8.软水器工作压力不得超过0.25mpa。
9.当向软水器内进再生液或开头进水时，均应开启排气阀门，排解软水器内空气。
10.无论交换，再生或清洗，向软水器内充水时，要缓慢开启阀门，以防因冲击压力过大交换剂乱层的现象发生。
11.停用后的软水器再使用时，一般要先进行再生、清洗过程。
12.停止运行时，软水器内水位应高于树脂层表面50mm～100mm，以防树脂风干。
13.工作后检查、清扫设备，做好日常保养工作，并将各阀门关闭，断开电源开关，达到整齐、清洁、安全。
水处理培训资料 第四讲 离子交换
第四讲新树脂的处理方法及混床出水水质不达标一.离子交换(DI)流程:原水----原水泵-----石英砂-----活性碳------阳床----阴床------混床阳离子交换设备：简称阳床，主要去除水中的杂质阳离子，出水成酸性，与阴离子交换设备串连使用。
阴离子交换设备：简称阴床，主要去除水中的杂质阴离子，出水成碱性，与阳离子交换设备串连使用。
复床：阳床与阴床串接起来即成复床。
混合离子交换器：简称混床，主要去除水中的溶解性盐类杂质。
它是把阳阴树脂放在同一个离子交换柱中，使阳阴树脂交换出来的H+、OH-能及时反应生成水，从而消除逆反应，使反应能彻底进行，提高出水水质。
二.新树脂的处理方法新树脂为什么要进行处理:新树脂因含有少量低聚化合物和未参加聚合反应的物质,除了这些有机物外,还往往含有铁,铜,铝等无机物.因此,当树脂与水中的酸碱或其他溶液相接触时,上述可溶性杂质就会转入溶液中影响水质.具体处理方法:1.用食盐水处理用10%的食盐水溶液,约等于被处理树脂的倍,浸泡20h以上,然后放尽盐水,用清水漂净,使排出水不带色,如有杂质及细碎树脂粉末也应漂洗干净.2.用稀盐酸处理用浓度为2%-5%的盐酸溶液,约等于被处理树脂体积的2倍, 浸泡4h以上,然后放尽酸液,用清水洗至中性.3.用稀NaOH溶液处理用4%的NaOH溶液,约等于被处理树脂体积的2倍, 浸泡4h, 然后放尽碱液,用清水洗至中性.如果采用3m\h流速方式,效果回更好,处理后树脂的稳定性会显著提高.三.混床常见故障:影响离子交换反应的因素 1. 运行流速：阳阴床的运行流速在20-30m/h，混床运行流速在40-60m/h； 2 树脂情况：主要决定于粒度、密度差、含水率、溶胀性以及机械强度等； 3 进水水质：其好坏直接影响树脂的周期制水量； 4 再生情况：树脂再生的好坏决定了它的周期制水量以及出水水质。
用排除法进行故障诊断可以缩短离子交换器设备故障的排除时间，缩小故障排除的工作范围，在诊断过程中一般应先检查阴离子交换器出水的水质，在确定阳阴离子交换器无故障后再检查混合离子交换器有无.一般情况下，当除盐设备发生故障时，会首先表现为离子交换器周期制水量逐渐降低，然后才发生出水水质的恶化。
离子交换分离技术
3．密度
真体积V真 质量为w1的含有平衡水的湿树脂加到水中，观 察排开水的量，即得到树脂的真体积V真。
视体积V视 将含平衡水的树脂装入量筒，敲击振动使体积 达极小，得树脂空间体积，即为视体积V视。
湿视密度d视：树脂的湿视密度d视=w1/ V视 湿真密度： d视=w1/ V真
• *萃取时间，一般从30s到数分钟不等。
（二）分层
• 萃取后应让溶液静置数分钟，待其分层，然后将 两相分开。
• 注意：在两相的交界处，有时会出现一层乳浊液 产生原因：因振荡过于激烈或反应中形成某种微溶 化合物 消除方法：增大萃取剂用量、加入电解质、改变溶 液酸度、振荡不过于激烈
（三）洗涤
• 所谓洗涤：就是将分配比较小的其它干扰组分 从有机相中除去。
E（弱碱）
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
强碱性
1-12
弱碱性
0-7
不同类型离子交换树脂的
各种类型离子交换树脂的滴定曲线
有效PH范围
2．交换容量及化学稳定性
•定义： 每克干树脂能交换离子的物质的量，以mmol （毫摩尔）为单位。
总交换容量或称全交换容量、极限交换容 量、最大交换容量。它是由树脂中功能基含 量所决定的。交换容量应注明树脂的离子形 态。如R–SO3H，交换容量为5.2mmol/g（干 树脂），转化成Na型即R–SO3Na，交换容量 为4.67mmol/g（干树脂）
通常用60一125mL的梨形分液漏斗进行萃取，萃取一般在几 分种内可达到平衡，分析多采用这种方式。
b．多级萃取 又称错流萃取。
将水相固定，多次用新鲜的有机相进行萃取，提高分离效果。
第四章-离子交换处理教学内容
第四章-离子交换处理教学内容第四章-离子交换处理离子交换处理第一节离子交换基本知识一、磺化煤：是一种半合成的离子交换剂。
它利用煤本身的空间结构作为高分子骨架，用浓硫酸处理（磺化）引入活性基团而制成。
二、离子交换树脂：是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物。
可以人为地将其分子结构分为两部分；一部分称为离子交换树脂的骨架，是高分子化合物的聚合体，具有庞大的空间结构，支撑着整个化合物；另一部分是带有可交换离子的活性基团，化合在高分子骨架上，提供可交换的离子。
三、离子交换树脂的分类1、按活性基团的性质分类，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
2、按离子交换树脂的孔型分类，可分为凝胶型树脂；大孔型树脂。
3、按单体种类分类，可分为苯乙烯系、丙烯酸系等。
四、离子交换树脂的命名方法五、离子交换树脂的性能（一）、物理性能：1、颜色2、形状3、粒度4、密度5、含水率6、溶胀性7、耐磨性8、溶解性9、耐热性10、导电性（二）、化学性能：1、酸碱性2、离子交换反应的可逆性3、中和水解4、离子交换树脂的选择性5、交换容量全交换容量：表示一定量的离子交换树脂中所有活性基团的总量。
即将树脂中所有活性基团全部再生成某种可交换的离子，然后测定其全部交换下来的量。
工作交换容量：是在交换柱中模拟水处理实际运行条件下测得的交换剂的交换容量。
平衡交换容量：将离子交换树脂完全再生后，与一定组成的水溶液作用到平衡状态的交换容量。
六、离子交换原理第二节水的离子交换处理一、强酸性阳树脂的交换特性；二、弱酸性阳树脂的交换特性：三、NA型树脂离子的交换软化四、H—Na离子交换转化除碱五、强碱性阴树脂的工艺性能：（一）再生（二）交换六、弱碱性阴树脂的工艺性能第三节固定床离子交换原理及设备一、水中阳离子吸有Ca2+时和Na型交换树脂交换二、水中含有Ca2+、Mg2+和Na+时与H型交换剂的交换三、固定床离子交换装置（一）顺流再生固定床离子交换装置1、交换器的结构2、交换器的运行：1、反洗2、再生3、正洗4、交换反洗的目的：1、松动交换剂层；2、清除交换剂上层中的悬浮物、树脂碎粒和气泡。
水的离子交换处理
水的离子交换处理第一节离子交换除盐原理、水的离子交换除盐就是顺序用H型阳离子交换树脂将水中各种阳离子交换成H+,用OH型阴离子交换树脂将水中各种阴离子交换成OH-，进入水中的H+和OH-离子组成水分子H2O;或者让水经过阳阴混合离子交换树脂层，水中阳、阴离子几乎同时被H+和OH-离子所取代。
这样，当水经过离子交换处理后，就可除尽水中各种的无机盐类。
该工艺中发生的H离子交换反应和OH离子交换反应以及树脂再生过程中发生的反应如下：(1)氢离子交换反应式：(HCO3) (HCO3)2RH + Ca(Mg,Na2) Cl2 → R2Ca(Mg,Na2) + H2Cl2SO4 SO4再生反应式为：2HCl Cl2R2Ca(Mg,Na2) + → 2RH + Ca(Mg,Na2)H2SO4 SO4(2)氢氧根离子交换反应式为：SO4 SO4Cl2 Cl22ROH + H2 CO3 → R2(HCO3)2 + 2H2OSiO3 (HsiO3)2再生反应式：SO4 SO4Cl2 Cl2R2 (HCO3)2 + 2NaOH → 2ROH + Na2CO32-(HSiO3)2 SiO3进入离子交换器的水中一般都含有大量的碳酸氢盐。
它是天然水中碱度的主要组成部分。
当水经H离子交换后，碳酸氢盐转化成了碳酸，连同水中原来含有的碳酸，可用除碳器一起除去。
这样可以减轻阴离子交换器的负担降低消耗。
水中碳酸的平衡关系如下式所示：H＋+ HCO3- ≒H2CO3 ≒CO2 +H2O水中H＋浓度越大，平衡越易向右移动。
当水的pH值低于4.3时，水中的碳酸几乎全部以游离的CO2形式存在。
水中游离的CO2可以看作是溶解在水中的气体，它在水中的溶解度符合亨利定律，只要降低水面上CO2的分压就可除去CO2。
除碳器就是利用这个原理除去CO2的。
第二节树脂层中的离子交换过程一、阳床工作特性阳床的作用是除去水中H＋离子以外的所有阳离子。
当其运行出水钠离子浓度升高时，树脂失效，须进行再生。
离子交换原理以及工艺操作过程
离子交换原理以及工艺操作过程一、离子交换原理1. 离子交换概念离子交换是指在适当条件下，溶液中的离子与固体材料表面上的离子发生置换反应的过程。
离子交换材料通常是树脂或有机高分子物质，其上有大量的具有交换能力的功能团。
2. 离子交换机理离子交换反应是通过固体材料表面上的功能团与溶液中的离子之间通过化学键结合而实现的。
常见的离子交换反应包括阴离子与阳离子之间的交换反应，例如阴离子交换树脂对床磁化处理。
3. 离子交换应用离子交换技术广泛应用于水处理、电子工业、化工、生物制药等领域。
其中，水处理领域中的离子交换技术主要用于软化水、去除溶解物质和离子交换等。
二、离子交换工艺操作过程1. 预处理在进行离子交换工艺前，需对原水进行预处理。
常见的预处理方法包括过滤与沉淀，以去除水中的颗粒物质和悬浮物质，确保原水的清洁度。
2. 离子交换树脂的选择根据需要去除的离子种类和水质情况，选择合适的离子交换树脂。
常见的离子交换树脂包括阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
3. 离子交换操作a. 离子交换树脂的填充：将选择好的离子交换树脂填充至离子交换器的固定床层中，确保均匀分布。
b. 离子交换过程中的工艺操作：根据所需的离子交换反应，适当调节流速、温度和pH值等操作条件，促使离子交换反应充分进行。
c. 清洗和再生：离子交换树脂在一段时间后会逐渐失效，需进行清洗和再生操作，以恢复其交换能力。
4. 后处理对通过离子交换工艺处理后的水进行后处理，通常包括再次过滤、消毒等操作，以确保处理后的水质符合要求。
5. 操作条件控制在离子交换工艺操作中，需要对流速、温度、压力、pH值以及操作时间等条件进行严格控制，以确保离子交换反应能够充分进行，并获得理想的处理效果。
结语离子交换技术作为一种重要的水处理工艺，在提高水质、改善生活环境等方面发挥着重要作用。
通过了解离子交换的基本原理和工艺操作过程，可以更好地应用该技术，并不断提高其处理效果和应用范围。
第四章 离子交换法处理工业给水
2.交联剂：它是能在线性结构分子缩聚时起架桥作用，而 交联剂 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 交换（活性）基团 （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） 树脂内 单体 直接聚合。 直接聚合
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。
（6）溶胀性和转型体积改变率 溶胀性主要是由于活性基团遇水而电离出离子起水合作用生成水 合离子，从而使交联网孔胀大所致的性能。分为绝对膨胀率和转型膨 胀率。 转型膨胀率是指离子交换树脂从一种单一离子型转 为另一种单 一离子型时体积变化的百分数。 干树脂浸泡水中时，体积胀大，称为绝对膨胀率。 （7）交联度 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。
五、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。
（2） 形状 离子交换树脂均制成球形，且要求树脂的圆球率应达 到90％以上。圆球率越高越好，通水性好，水流阻力小，在一定 容积内装载量最大 （3）粒度 树脂粒度的大小，对离子交换水处理有较大的影响。 粒度大，交换速度慢； 大。 粒度小，树脂的交换能力大，但水通过树脂层的压力损失就 一般树脂粒径：0.3-0.6mm
4第四章 离子交换处理
二、一级复床除盐系列的投运
（1）开启阳床空气门、进水门，待阳床满水（排空 气门有水溢出）后，开正洗排水门，关空气门。
（2）待阳床排水合格，启动除碳风机，开启阳床出 水门，关正洗排水门。
（3）中间水箱水位正常时，启动中间水泵，开启中 间水泵出口电动门。
（4）开启阴床空气门、进水门、满水后开启正洗排 水门，关空气门。
（5）投阴床DD表、硅表，待阴床正洗排水DD ≤5μS/cm、SiO2≤50μg/L时，开启阴床出水门，关正 洗排水门。
三、一级复床除盐系统的停运
一级除盐系列达到下列条件时，停运再生 （1）阳床出水Na+＞50μg/L； （2）阴床出水DD＞10μS/cm； （3）阴床出水SiO2＞50μg/L；
装置之上，交换剂层上加一层厚约为150～ 200mm的压脂层；再生时采用气（或水）进 行顶压，即顶压逆流再生；或者将中间排 液装置上的孔开得较大
2．交换器的结构
3．交换器的运行 一个运行周期 包括步骤： 小反洗 排水 顶压 进再生液 逆流清洗 小正洗 正洗 交换制水
步
阀
进水 阀
出水 阀
（5）预喷射。开启阳床进酸门（阴床进碱门），启 动自用除盐水泵，开启酸（碱）喷射器进水门，调整 喷射流量至规定值，稳定5 min，树脂应无翻动、乱 层现象。
（6）进酸、碱。开启阳床酸计量箱（阴床碱计量箱） 出口门，投酸（碱）浓度计，调整进酸（碱）浓度 2～4％，时间约为40min。
（7）置换。关闭阳酸计量箱（阴床碱计量箱）出口 门，停用酸（碱）浓度计，维持原流量逆洗约40 min， 当出水酸度（碱度）≤5mmol/L时，停再生自用除盐 水泵，关酸（碱）喷射器进水门，关阳床进酸门（阴 床进碱门），关进压缩空气门。
4离子交换处理
离子交换树脂的分类 1．按活性基团的性质分类 分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 带有酸性活性基团、能与水中阳离子进行交换的称 阳离子交换树脂； 带有碱性活性基团，能与水中阴离子进行交换的称 阴离子交换树脂。 按活性基团上H+或OH－电离的强弱程度，又可分为强 酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂以及 强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。
离子交换处理
为了除去水中的离子态杂质，目前电厂广泛 采用的是离子交换法。这种方法可以将水中 离子态杂质清除得比较彻底，因而能制得纯 度很高的水。所以，在热力发电厂的补充水 制备工艺中，离子交换处理是一个必要的步 骤。
离子交换树脂
离子交换处理使用离子交换剂（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H型离子交换剂遇到含有Ca2+的水时，就 发生下列反应：
2．按离子交换树脂的孔型分类 分为凝胶型树脂和大孔型树脂。 凝胶型树脂由苯乙烯和二乙烯苯混合物在引发剂存 在下进行悬浮聚合得到的具有交联网状结构的聚合 物，这种聚合物呈透明或半透明状态的凝胶结构。 大孔型树脂在制备高分子聚合物骨架时，在单体混 合物中加入致孔剂，待聚合反应完成后，再将致孔 剂抽提出来，这样便留下了永久性网孔，称物理孔。 3．按单体种类分类 分为苯乙烯系、丙烯酸系等。
由于离子交换反应速度较小，水中的离子不可能马 上被交换，未交换的离子继续向下移动，直至达到 交换平衡，从而形成一定厚度的工作层。工作层的 厚度取决于交换反应速度和相应的离子供给速度的 大小。最下部的交换剂层是未参加反应的一层，因 为通过工作层后的水质已达到与离子交换剂呈平衡 的状态，该层树脂层不参与交换，仅起保护作用。 固定床离子交换的运行方式是以离子交换剂为滤料， 对水进行过滤。因此，常用作固定床的离子交换器 和压力式过滤器结构相似，只是在离子交换器中设 有进再生液的装置。固定床离子交换按其再生运行 方式不同，可分为顺流、逆流和分流三种。
第4章 水的离子交换处理
六、离子交换树脂的选择性顺序
• ①在稀溶液中，强酸性阳离子交换树脂对常见阳离子的选择性顺序如下： Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+ ＞ NH4+>Na+>H+
•
②对于弱酸性阳树脂，
在稀溶液中，弱酸性阳离子交换树脂对常见阳离子的选择性顺序如下： H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+ 实际中只交换与HCO3-结合的Ca2+、Mg2+；
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，第二位数字代表产品骨架组成，第三位数字为顺序号，用以 区别功能基或交联剂的差异。代号数字的意义见表3.5.1和3.5.2 。
表3.5.1 分类代号
代号 功能基 0 强酸性 1 弱酸性 2 强碱性 3 弱碱性 4 螯合性 5 两性 6 氧化还原
进水装臵
反洗空间 压脂层 200mm 中间排液装臵
树脂层 1600mm 排水装臵
逆流再生阳离子交换器结构图
运行时的交换情况
当交换器不断进水，随离子交换的不断进行，由于 水中的Ca2+比Mg2+、Na2+与树脂的亲合力更大，更 易被树脂吸收，所以水中的Ca2+离子可和已吸收了
Mg2+的树脂进行交换反应，使Ca型树脂层向下扩展，
中各种阳离子与树脂中H+发生交换反应时，因树脂对各种阳离子的吸收有选择性， 故被树脂吸收的离子在交换器内有分层现象，根据树脂对被吸收离子的选择性顺 序，最上层是最易被吸收的Ca2+ ，次层以Mg2+ 为主，下层就是Na+ 。强酸性阳树 脂的选择性顺序为： Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+
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离子交换处理
第一节离子交换基本知识
一、磺化煤：是一种半合成的离子交换剂。
它利用煤本身的空间
结构作为高分子骨架，用浓硫酸处理（磺化）引入活性基团而制成。
二、离子交换树脂：是一类带有活性基团的网状结构高分子化合
物。
可以人为地将其分子结构分为两部分；一部分称为离子交换树脂的骨架，是高分子化合物的聚合体，具有庞大的空间结构，支撑着整个化合物；另一部分是带有可交换离子的活性基团，化合在高分子骨架上，提供可交换的离子。
三、离子交换树脂的分类
1、按活性基团的性质分类，可分为阳离子交换树脂和阴离
子交换树脂。
2、按离子交换树脂的孔型分类，可分为凝胶型树脂；大孔型树脂。
3、按单体种类分类，可分为苯乙烯系、丙烯酸系等。
四、离子交换树脂的命名方法
五、离子交换树脂的性能
（一）、物理性能：1、颜色2、形状3、粒度4、密度5、含水率6、溶胀性7、耐磨性8、溶解性9、耐热性10、导电性
（二）、化学性能：1、酸碱性2、离子交换反应的可逆性3、中和水解4、离子交换树脂的选择性5、交换容量
全交换容量：表示一定量的离子交换树脂中所有活性基团的总量。
即将树脂中所有活性基团全部再生成某种可交换的离子，然后测定其全部交换下来的量。
工作交换容量：是在交换柱中模拟水处理实际运行条件下测得的交换剂的交换容量。
平衡交换容量：将离子交换树脂完全再生后，与一定组成的水溶液作用到平衡状态的交换容量。
六、离子交换原理
第二节水的离子交换处理
一、强酸性阳树脂的交换特性；
二、弱酸性阳树脂的交换特性：
三、NA型树脂离子的交换软化
四、H—Na离子交换转化除碱
五、强碱性阴树脂的工艺性能：（一）再生（二）交换
六、弱碱性阴树脂的工艺性能
第三节固定床离子交换原理及设备
一、水中阳离子吸有Ca2+时和Na型交换树脂交换
二、水中含有Ca2+、Mg2+和Na+时与H型交换剂的交换
三、固定床离子交换装置
（一）顺流再生固定床离子交换装置
1、交换器的结构
2、交换器的运行：1、反洗2、再生
3、正洗
4、交换
反洗的目的：1、松动交换剂层；2、清除交换剂上层中的悬浮物、树脂碎粒和气泡。
再生的目的：恢复交换剂的交换能力，这是固定床离子交换器运行操作中很重要的一个环节。
正洗的目的：为了清除其中过剩的再生剂和再生产物。
（二）逆流再生固定床离子交换装置
1、交换器结构
2、交换器的运行（1）小反洗（2）放水（3）顶压（4）
进再生液（5）逆流冲洗（6）小反洗（7）正洗
3、逆流再生注意事项
（三）浮动床离子交换装置
1、工作原理：运行时，水流自下向上，当水流速度大到
一定程度时，将树脂层像活塞一样上移（称成床），此时，床层仍然保持着密实状态。
如果水流速控制得适当，则可以做到在成床时和成床后不乱层。
离子交换反应即在水向上流的过程中完成。
当床层失效后，利用排水或停止进水的办法使床层下落（称落床）。
再生时，再生液自上而下，实现对流再生。
2、设备结构：（1）上部分配装置（2）下部分配装置（3）
床层和水垫层
3、运行：（1）落床（2）再生（3）置换和正洗（4）成床
4、树脂体处清洗
（四）分流再生式固定床离子交换装置
四、影响再生效果的因素：
1、再生方式
2、再生剂用量
3、再生液浓度
4、再生液流速
5、再生液温度
6、再生剂的种类和速度
第四节混合床除盐原理及设备
一、除盐原理：混床离子交换除盐，就是把阴、阳离子交换
树脂放在同一个交换器中，在运行前先把它们分别再生成OH型和H型，然后混合均匀。
所以，混床可以看做是由许多阴、阳树脂交错排列而组成的多级复床。
在混合床中，由于运行时阴、阳树脂是混合均匀的，所以其阴、阳离子的交换反应几乎是同时进行的。
或者说，水中阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的，经H型树脂交换所产生的H+和OH型树脂交换所产生的OH-都不会累积起来，而是迅速路
生成H2O，这就使交换反应进行得十分彻底，出水水质很好。
混床中树脂失效后，应先将两种树脂分离，然后分别进行再生和清洗。
再生清洗好后，再将两种树脂混合均匀，投入运行。
二、设备结构：混合离子交换器的主体是个圆柱形压力容器，
有内部装置和外部管路系统。
内部主要装置有：上部进水装置、下部配水装量、进碱装置、进酸装置及压缩空气装置，在体内再生混床的中部，阴、阳树脂分界处设有中间排液装置。
三、混床中的树脂
四、运行操作：1反洗分层2再生3阴、阳树脂的混合4正洗
5制水
五、混合床运行的特点：混床与复床相比的特点：1优点（1）
出水水质的优良。
用强酸性和强碱性树脂组成的混床，其出水残留的含盐量在1.0mg/L以下，电导率在0.2uS/cm以下，残留的SiO2在20ug/L以下，pH值接近中性。
（2）出水水质稳定。
混合床经再生清洗后开始制水时，出水电导率下降很快，这是由于在树脂中残留的再生剂和再生产物可立即被混合后的树脂交换。
混床在工作条件有变化时，一般对出水水质影响不大。
（3）间断运行对出水水质影响较小。
无论是混床或者是复床，当停止制水后再投入时，开始时的出水水质都会下降，要经短时间后才能恢复到原来的水平。
但恢复到正常所需的时间，混床只要3-5min，而复床则需要10 min 以上。
（4）终点明显。
混床在运行末期失效前，出水电导率上升很快，这有利于运行监督。
（5）混床设备较少。
混床设备比复床少，且布置集中。
2缺点（1）树脂交换容量的利用
率低；（2）树脂损耗率大；（3）再生操作复杂，需要的时间长；（4）为保证出水水质，常需投入较多的再生剂。
六、混床再生操作的注意事项：在混床的再生中，无论是体
内再生还是体外再生，反洗分层是关键的一步。
在不跑树脂的前提下，尽量将阳、阴树脂擦洗，漂洗干净，将在运行时沉积在树脂表现的污垢除去。
分层时阳、阴树脂分界面要分明。
在分离输送阴、阳树脂时，操作熟练，尽量减少阴、阳树脂相互混杂的程度，以减小阴、阳树脂在再生时的交叉污染，提高阴、阳树脂的再生度。
另外，置换要充分，以保证树脂层中被再生出来的杂质离子排出体外；混合时要充分，使整个混床中阳、阴树脂能均匀地混合在一起，提高混床的出水水质和利用率。
第五节离子交换除盐系统
一、主系统：1、组成除盐系统的原则。
2、常用离子交换
除盐系统
二、复床除盐系统的组合方式：1、单元制2、母管制
三、再生系统：1、盐酸再生系统2、硫酸再生系统3、碱
再生系统。