第二章离子交换-工艺部分
电解工序操作
蓝星（ 蓝星（北京） 北京）化工机械有限公司
离子膜烧碱工艺标准操作规程
(项目编号:HJ-0721-OP)
第二部分 电解工序操作
caustic soda tank:碱液储槽 II-A-2 阳极循环部分
D.M.water:纯水
electrilyzer:电解槽
从盐水高位槽(D-170)来的精盐水通过主管线送到每台电解槽的阳极液入口总管.盐水通过与总管连接的软管送进阳极室. 精盐水的流量是由安装在每台电解槽的 FICZA-231 A-J 来控制的. FICZA-231 A-J 是通过供给每台电解槽的直流电联锁信号控制的. 电解期间, Na+离子通过离子膜从阳极室移动到阴极室.（阳离子交换膜） 精盐水在阳极室中电解产生氯气，同时氯化钠浓度降低. 氯气和淡盐水的混合物通过软管出来进入电解槽的出口总管,在那里进行初步的气液分离. 然后液体被送回到循环槽(D-260) 在阳极出口总管分离的氯气被收集进入氯气总管并送到 D-260 的上部.氯气的压力通过 D-260 之后的 PCV-216 控制并送到气体处理系 统. 同时, 淡盐水从 D-260 排出并送到淡盐水处理系统. II-A-3 阴极循环部分 阴极液由阴极入口总管通过与所有单元槽连接的软管送到阴极室. 阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱.氢气和阴极液的混合物通过软管出来汇流到阴极出口总管,在那里进行初步的气液分离.液体被送到 阴极液循环槽(D-270).同时阴极液从 D-270 排出,通过碱液高位槽 D-273 回到电解槽. 一部分阴极液作为成品碱送到成品碱储槽. 分离出来的氢气在阴极出口总管中收集后进入氢气总管并送到 D-270 顶部的除雾器. 氢气压力通过 D-270 之后的 PCV-226 控制并送到气体处理系统. II-A-4 电解 一台电解槽由下面的部分组成: (1) 144 个中框, 二个阳极端框和二个阴极端框 (2) 146 张离子交换膜 (3) 一台安装电解室框用的单向挤压机 (4) 阳极液入口总管和阴极液入口总管
高三化学复习 第二章 课题2 海水的综合利用
证对市爱幕阳光实验学校铁路高三化学复习：第二章课题2 海水的综合利用一．海水中盐的利用——氯碱工业(1)设备：离子交换膜电解槽。
离子交换膜只允许Na＋通过。
(2)化学反阴极：2H＋＋2e－===H2↑(复原反)阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反)化学方程式：2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
(3)粗盐的精制①目的：除去泥沙，使Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42-离子的含量到达要求。
②原因：Ca2＋、Mg2＋在碱溶液中形成的沉淀及泥沙会破坏离子交换膜，而SO42-会引入杂质。
③试剂：BaCl2、Ca(OH)2、Na2CO3、稀盐酸。
用BaCl2除去SO42-，用Ca(OH)2除去Mg2＋、Fe3＋，用Na2CO3除去Ba2＋及Ca2＋，所加沉淀剂稍过量。
④工艺流程在进入电解槽前需通过离子交换树脂进一步除去Ca2＋、Mg2＋离子，以防破坏离子交换膜。
⑤有关反方程式Ba2＋＋SO42- ===BaSO4↓，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓，Ca2＋＋CO32-===CaCO3↓，Ba2＋＋CO32- ===BaCO3↓，CO32-＋2H＋===H 2O ＋CO2↑。
二．海水提溴(1)工艺流程(2)反原理Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br23Br2＋3Na2CO3===5NaBr＋NaBrO3＋3CO2↑三．海水提镁(1)工艺流程(2)主要化学反①制备石灰乳：CaCO 3CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2②沉淀Mg2＋：Mg2＋＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋Ca2＋③制备MgCl2：Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O④电解MgCl2：MgCl2(熔融) Mg＋Cl2↑(3)生产中用的平衡原理①沉淀溶解平衡原理a．向海水中参加沉淀剂Ca(OH)2，由于c(OH－)增大，Mg(OH)2的溶解度小于Ca(OH)2，那么最大程度地将Mg2＋转化为Mg(OH)2沉淀。
2第二章--生物制药工艺基础
第二节 微生物制药工艺技术基础
一、菌种的分离与筛选
1．含菌样品收集 2. 富集培养：“投其所好”，“取其所抗” 3. 菌种纯化：（1）平板划线法 （2）稀释平板法 4. 性能测定（菌种复筛）
（1）平板划线法
是将微生物样品在固体培养基表面多次作“由点到线”稀 释而达到分离的目的。固体培养基四区划法接种法步骤：
二、菌种的选育与保藏
1．自然选育
依据自发突变原理，通过不断分离、筛选，除去 衰变菌落，从中选择维持原有生产水平的菌株或高产 突变株，达到纯化、复壮、稳定生产目的。
单孢子菌悬液的制备→分离→单菌落培养→筛选
2．诱变育种
指有意识地将生物体暴露于物理的、化学的或生物的一种 或多种诱变因子，促使生物体发生突变，进而从突变体中 筛选具有优良性状的突变株的过程。
优点是生产规模大、蒸发温度低、速度快， 目的是除去挥发性溶剂，保持物料生物活性， 加速蒸发原理是使液体形成薄膜，增加气化表面
积。
世界上最大的具有80m2蒸发面 积的薄膜蒸发器。
实验室常用真空旋转蒸发仪。
薄膜蒸发器
2.干燥
使物质从固体或半固体状经除去存在的水分或它种 溶剂，从而获得干燥物品的过程。
第二章 生物制药工艺技术基础
Basis of biopharmaceutical technology
生化制药工艺技术基础 微生物制药工艺技术基础 生物技术制药工艺技术基础 生物制药中试放大工艺设计 生物药物的研究与新药申报
本章学习目标
掌握：生化活性物质的提取、分离和纯化； 微生物菌种选育和培养。
②pH；
③盐；
④表面活性剂。
四、生化活性物质浓缩与干燥
1.浓缩方法： 生化活性物质的热不稳定性 ①盐析，中性盐硫酸铵沉淀蛋白（酶）； ②有机溶剂沉淀，生物大分子溶液
第二章 无机非金属材料的物化性能 2.3玻璃的物理化学性质
表面张力的影响
气泡的内压力与玻璃液的表面张力有关 不均体能否溶解扩散取决于不均体与周围玻璃液之 间的表面张力差 表面张力使玻璃液成型时具有自发收缩的趋势
成型 热加工 封接 耐火材料侵蚀
借助于表面张力的作用，形成光滑表面
玻璃液滴与金属的润湿角小于90°，有利于玻璃与 金属的良好封接
玻璃液浸润耐火材料，加剧其对耐火材料的侵蚀
N/m2（13 GPa）。 实验测得的玻璃强度要比上述数值低2～3 个数量级。 一般玻璃的实际强度为50～200MPa。
玻璃的宏观和微观缺陷与玻璃的熔化过程密切相关， 二、影响玻璃强度的因素 设计合理的组成，减少玻璃的分相发生，提高熔化 质量，获取组成均匀、缺陷少的玻璃是提高玻璃强 影响玻璃强度的因素包括内因和外因两个 从常温下开始升温，玻璃的强度先呈下降趋 度的重要手段。 方面。 势，当温度升至100℃以上，玻璃的强度又开始增 大。 内因主要有：玻璃的组成、玻璃的宏观与 随着试样尺寸的减小，玻璃的强度增加。 微观缺陷；
（2） 温度的影响 对于一般玻璃，在温度低于玻璃的转变温 度时，n一般随温度的升高略有上升（Δn=0.1～ 12.08×10-6）。 温度进一步升高，玻璃的折射率急剧下降。
（3） 波长对n的影响 光波波长不同，n不同，此即色散观象。 总趋势： λ 增大，n减小。（因λ增大， 频率减小，电磁场交变变慢，光损失减小， co/c中c增大，n减小）
玻璃热膨胀系数的确定： 当温度低于玻 璃的Tg点时，热膨 胀随温度的升高呈 线形增长，温度高 于Tg点时，玻璃的 热膨胀急剧增大。 由温度低于玻 璃的Tg点时的热膨 胀量来确定玻璃的 热膨胀系数。
Tg
图2-3-4 玻璃热膨胀曲线
影响膨胀系数的因素： 组成——玻璃中非桥氧越少，玻璃的热膨胀系数 越小。 碱金属氧化物的加入导致玻璃的热膨胀系数增 大，且从Li2O→Na2O→K2O，阳离子半径增大，离子 场强减小，热振动加剧，热膨胀系数增大越多。 碱土金属氧化物的作用与此类似，但因其离子 场强较碱金属阳离子大，对玻璃网络骨架有一定的 积聚作用，故其对热膨胀系数的影响也较小。
2.第二章 染整用水和表面活性剂
22
三、表面活性剂的表面吸附功能
* 表面吸附功能：疏水基容易与非极性物质吸附，亲水基 则容易与极性物质吸附，这种功能被称为“表面活性”。
23
四、表面活性剂的两大技术指标
1、临界胶束浓度（CMC值）：
表面活性剂在水溶液中形成大量胶束时所需要的最低浓度。
* 正吸附： CMC值 之前， * 胶束化： CMC值 之后。
15
第二节 染整助剂
一、基本定义
染整加工中使用的辅助化学品或专用化学品。
二、其他说法
1、染整加工中除染料和颜料（色素）之外的所 有化学品。
2、染整加工中使用的精细化学品。
16
主要作用：
· 提高纺织品的质量， · 改善加工效果， · 提高生产效益， · 简化工艺过程， · 降低生产成本， · 提高服用性能， · 便于三废处理。
首先也将比较稳定的氯型用碱转型为活性较高的氢氧型树脂：
R－CH2N(CH3)Cl＋OH－ → Ｒ－CH2 N (CH3)3OH＋Cl－ 再与经阳离子软化的水或硬水缓慢接触，发生离子交换，使软水
变为中性或进一步净化水质： 2R－CH2N(CH3) 3OH＋SO42－＋2H＋ → [Ｒ－CH2N(CH3) 3]2 SO4＋2H2O （3）、离子交换法的优点 ▪ 可再生之后循环使用。 ▪ 适合于工业化大规模生产。
40
（三）非离子型表面活性剂 * 平平加O系列产品： C18H37O(CH2CH2O)nH C12H25O(CH2CH2O)nH
（n =15～25）
* 渗透剂JFC： CH3(CH2)6CH2O(CH2CH2O)5H
* 乳化剂OP：
41
* 聚醚类 RO(C2H4O)a(C3H6O)b(C2H4O)cH 。 * 烷基醇酰胺类
钠离子交换器操作规程范本
钠离子交换器操作规程范本操作规程范本：钠离子交换器操作规程第一章总则第一条根据钠离子交换器操作的需要，制定本规程。
第二条本规程适用于钠离子交换器在工业生产中的操作。
第三条钠离子交换器是一种用于水处理、制盐、化工等领域的设备，其操作应严格按照本规程进行。
第四条所有操作人员必须熟悉并且严格遵守本规程。
第五条操作员应定期接受相关培训和考核，确保其操作技能符合要求。
第二章工艺流程第一条钠离子交换器的工艺流程包括制备、运行、维护和检修。
第二条制备阶段：包括设备安装、操作人员培训、设备检测等。
第三条运行阶段：正常运行钠离子交换器设备，定期检测参数并记录。
第四条维护阶段：确保设备正常运行，包括定期更换树脂、清洗设备等。
第五条检修阶段：发现设备故障时进行检修，确保设备正常运转。
第三章操作要求第一条操作人员应熟悉钠离子交换器的基本工艺原理和设备结构。
第二条操作人员应在相关指导下，正确操作设备。
第三条操作过程中应时刻关注设备的运行状态，及时发现并处理异常情况。
第四条操作人员应遵守安全操作规程，正确佩戴个人防护装备。
第五条严禁操作人员擅自调整设备参数和操作流程，必须得到相关负责人的批准方可执行。
第六条操作人员应定期对设备进行清洗、维护和检修，确保设备正常运行。
第七条操作人员应记录设备运行参数，并定期将数据上报。
第四章安全措施第一条操作人员应具备相关安全知识，掌握紧急救援措施。
第二条操作人员应穿戴防护装备，包括防护眼镜、手套等。
第三条操作人员应注意避免设备泄漏，确保操作区域的通风和疏散。
第四条操作人员应严格遵守禁止吸烟、饮食或饮水等规定，保持操作区域的卫生和整洁。
第五条操作人员应熟悉应急救援设备的位置和使用方法。
第六条发现设备异常情况时，应立即停止操作，并及时上报。
第五章操作记录第一条操作人员应及时、准确地记录每次操作的情况，包括设备运行参数、操作细节、异常情况等。
第二条操作记录应保存备查，并定期进行归档。
第三条操作记录应有专人负责审核和签字确认。
离子交换树脂工艺流程
离子交换树脂工艺流程
《离子交换树脂工艺流程》
离子交换树脂是一种用于水处理和化工工艺中的重要材料，它能够有效地去除水中的离子、金属离子和有机物质。
离子交换树脂工艺流程是指利用离子交换树脂去除水中杂质的一系列步骤，下面就是离子交换树脂的工艺流程。
第一步是预处理。
在使用离子交换树脂之前，通常需要将水进行预处理，包括除杂、过滤等。
这一步骤的目的是为了防止树脂堵塞或损坏，保证水质稳定。
第二步是树脂填充。
将预处理后的水通过管道引入离子交换树脂柱或瓶中，填充好树脂。
填充好的树脂形成了一个可供水流通的通道。
第三步是离子交换。
水流通过填充好的离子交换树脂，树脂中的功能基团与水中的杂质进行离子交换，将水中的杂质去除。
第四步是洗涤。
在离子交换完毕后，需要用一定量的水对树脂进行洗涤，将吸附在树脂上的杂质冲洗出来，以恢复树脂的吸附性能。
第五步是再生。
随着树脂使用时间的增长，树脂会逐渐失效，需要进行再生。
再生通常通过用浓盐酸或氢氧化钠溶液对树脂进行反应，将树脂中的吸附物去除，使树脂恢复活性。
通过以上几个步骤的循环，离子交换树脂就可以持续地去除水中的杂质，保证水质的稳定和纯净。
这就是离子交换树脂工艺流程的基本步骤。
第四节 离子交换层析(第二章)
1、原理
生物大分子如蛋白质、核酸等多价电解质有不 同的分子大小及电荷排列方式。离子交换剂是通 过化学键合的方法向惰性支持物上连接可解离的 化学基团后的产物。可人为选择性地使其带有正 电荷或负电荷。当在一定pH下净电荷为负的蛋白 质分子可通过静电键结合到带正电荷的离子交换 剂(称为阴离子交换剂)上；反之，称为阳离子交 换剂。 大分子依其与离子交换剂亲和力的不同， 而在以不同牢度被吸附于离子交换剂，通过改变 离子强度或(和)pH使大分子再从离子交换剂上先 后被洗脱下来。
最高分辨率，细 颗粒，小制备量 (g/run, mg/run).
高分辨率，中等颗 粒度(30-40 m)。 可以扩大制备量。 一般分辨率，较大 制备量，较大颗 粒度(60-90 m)。 低分辨率，快速大 容量，大颗粒度 (90-200 m)
最高分辨率，细 颗粒，小制备量 (g/run, mg/run).
脱液的离子强度和pH值，这样各种氨基酸将以不 同的速度被洗脱下来，可以进行分离鉴定。全自 动氨基酸分析仪就是采用这种原理制成。
3)分离纯化生物大分子物质 离子交换层析是依据物质的带电性质的不 同来进行分离纯化的，是分离纯化蛋白质等生物 大分子的一种重要手段。
由于生物样品的复杂性，一般很难只经过一次 离子交换层析就达到高纯度，往往要与其它分离 方法结合使用。 使用离子交换层析分离样品要充分利用其 按带电性质来分离的特性，只要选择合适的条件， 通过离子交换层析可以得到较满意的分离效果。
6）样品的浓缩、脱盐 离子交换层析得到的样品往往盐的质量分 数较高，而且体积较大，样品质量分数较低。所以 一般离子交换层析得到的样品要进行浓缩、脱盐处 理。
柱层析装置：
层析柱、部分收集器、磁力搅拌器、恒流泵、检测器
【3】第二章 水的物理化学处理方法(3)
除盐
H＋型阳离子交换柱 OH－型阳离子交换柱
6、离子交换法在处理工业废水中的应用
离子交换法近年来被广泛地应用于回收工业废 水中的有用物质和去除有毒物质。
【1】处理含铬废水 含铬废水是一种常见的废水，主要含有以 CrO42-和 Cr2O72-形态存在的六价铬以及少量的以Cr3+形态存在的 三价铬。经预处理后，可用阳树脂去除三价铬离子和其 他阳离子，用阴树脂去除六价铬离子，并可回收铬酸， 实现废水在生产中的循环使用。
再生剂的选择
• 强酸性阳离子交换树脂可用HCl或H2SO4等强酸及
NaCl、Na2SO4等再生。
• 弱酸性阳离子树脂可以用HCl、H2SO4等再生。
• 强碱性阴离子交换树脂可用NaOH等类强碱及NaCl
再生，
• 弱碱性阴离子树脂可以用NaOH、Na2CO3、
NaHCO3等再生。
5、离子交换法在给水处理中的应用
环 境 工 程 学
第二章 水的物理化学处理方法
水中的杂质：ห้องสมุดไป่ตู้
粗大颗粒物质：格栅、筛网、沉砂 按颗粒的大小 悬浮物质和胶体物质：沉淀、混凝 溶解性物质
第二章 水的物理化学处理方法
第三节 水中溶解物质的去除
一、水的软化和除盐
二、离子交换法
三、吸附法
四、膜分离技术
第三节 水中溶解物质的去除
天然水体 阳离子 阴离子 溶解气体 Ca2+、Mg2+、Na+、K+ CO32-、HCO3- 、SO42-、ClO2、CO2
3、水质对树脂交换能力的影响
1）悬浮物和油脂
• 废水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙，油脂会包住树 脂颗粒，都会使交换能力下降。因此当这些物质 含量较多时，应进行预处理。预处理的方法有过 滤、吸附等。
第二章习题--水的物理化学处理方法
第二章 水的物理化学处理方法2-1 自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀与压缩沉淀各有什么特点？说明它们的内在区别和特点。
悬浮颗粒在水中的沉降，根据其浓度及特性，可分为四种基本类型：自由沉淀：颗粒在沉降过程中呈离散状态，其形状、尺寸、质量均不改变，下沉速度不受干扰。
絮凝沉淀：沉降过程中各颗粒之间相互粘结，其尺寸、质量会随深度增加而逐渐增大，沉速亦随深度而增加。
拥挤沉淀：颗粒在水中的浓度较大，颗粒间相互靠得很近，在下沉过程中彼此受到周围颗粒作用力的干扰，但颗粒间相对位置不变，作为一个整体而成层下降。
清水与浑水间形成明显的界面，沉降过程实际上就是该界面下沉过程。
压缩沉淀：颗粒在水中的浓度很高时会相互接触。
上层颗粒的重力作用可将下层颗粒间的水挤压出界面，使颗粒群被压缩。
2-2 水中颗粒的密度s =2.6 3/g cm ，粒径d=0.1 mm ，求它在水温10 ℃情况下的单颗粒沉降速度。
解：6.7×10-3m/s 。
2-3 非絮凝性悬浮颗粒在静止条件下的沉降数据列于表2-22中。
试确定理想式沉淀池过流率为1.8m 3/m 2h 时的悬浮颗粒去除率。
试验用的沉淀柱取样口离水面120cm 和240cm 。
ρ表示在时间t 时由各个取样口取出的水样中悬浮物的浓度，ρ0代表初始的悬浮物浓度。
2-4 生活污水悬浮物浓度300mg/L ，静置沉淀试验所得资料如表2-23所示。
求沉淀效率为65%时的颗粒截留速度。
2-5 污水性质及沉淀试验资料同习题2-4，污水流量1 000m 3/h ，试求：（1）采用平流式、竖流式、辐流式沉淀池所需的池数及澄清区的有效尺寸； （2）污泥的含水率为96%时的每日污泥容积。
解：以平流式沉淀池为例：6座池子，长24m ，宽5m ，有效水深1.8m 。
污泥的含水率为96%时的每日污泥容积19.5m 3。
2-6 已知平流式沉淀池的长度L=20m ，池宽B=4m ，池深 H=2m 。
今欲改装成斜板沉淀池，斜板水平间距10cm ，斜板长度l =1 m ，倾角60°。
chap2-3水中溶解物质的去除
离子交换树脂是人工合成的高分子聚合物，由树脂 本体(又称母体或骨架)和活性基团两个部分组成。 种类 凝胶型树脂 大孔型树脂 多孔凝胶型树脂 巨孔型(MR型)树脂 高巨孔型(超MR型)树脂 含有酸性基团的阴离子交换树脂 含有碱性基团的阳离子交换树脂 含有胺羧基团等的螯合树脂 含有氧化还原基团的氧化还原树脂 两性树脂
4
吸附平衡与吸附等温式
吸附试验
4
吸附平衡与吸附等温式
吸附等温线 吸附等温式
4
吸附平衡与吸附等温式
Langmuir 吸附等温式
理论假设：
吸附剂表面均一 吸附是单分子层的
4
吸附平衡与吸附等温式
Langmuir 吸附等温式
abCe qe 1 bC e
1 1 1 1 ＋ q e ab C e a
按活性基 团可分为
2、离子交换树脂的性质 (1) 离子交换树脂的有效pH范围 树脂 强酸性离子 弱酸性离子 强碱性离子 弱碱性离子 类型 交换树脂 交换树脂 交换树脂 交换树脂 有效 pH 1‾14 5‾14 1‾12 0‾7
(2) 交换容量 定量表示树脂交换能力的大小，单位为mol/kg(干树脂) 或mol/L(湿树脂)
交 换 容 量
全交换 容量 工作交 换容量
一定量的树脂所具有的活性 基团或可交换离子的总数量 树脂在给定工作条件下实际 的交换能力
(3) 交联度 交联度较高的树脂，孔隙较低，密度较大，离子扩散 速度较低，对半径较大的离子和水合离子的交换量较 小，浸泡在水中时，水化度较低，形变较小，也就比 较稳定，不易破碎。 (4) 交换势 交换势大，交换离子越容易取代树脂上的可交换离 子，也就表明交换离子与树脂之间的亲和力越大。
第二章 离子交换色谱
离子价数的影响
一价阴离子 多价阴离子
4
F-
ClNO2SO42-
4 FClNO2SO42BrNO3PO43-
BrNO3µS
µS
PO43例外?
0 0 2 4 6 Minutes 10
I-
SCNS2O32-
0
0
10
20
30
Minutes
2.2 阳离子交换色谱
分析对象：
碱金属和碱土金属
铵
烷醇胺和烷基胺 芳香胺 过渡金属和镧系元素
用0.25 mmol/L乙二胺 + 0.50 mmol/L草酸作流动相 时pH对保留值的影响
30 25 20 15 10 5 0 3.5 4 pH 4.5 5
Capacity factor
淋洗液pH对保留的影响
硼酸盐和碳酸盐淋洗液的对比
非离子型淋洗液改进剂的作用
淋洗液中加入非离子型改进剂，如甲醇、乙腈、丁醇 或丙三醇等，将影响疏水性离子对离子交换剂的亲和力、 弱酸或弱碱溶质的离子化程度 (PKa值)，以及功能基和溶 质离子的溶剂化。 改善选择性和分离 改变分离柱对溶质的保留特性 改善样品溶解度，拓宽应用 可用有机溶剂清洗柱子，延长柱子使用寿命
S
0 0 2 Minutes 4
15639
1.9
1
分离柱: 淋洗剂: 流速: 温度: 进样体积: 检测: 色谱峰:
µS
3
IonPac CG15+CS15 5 mmol/L H2SO4 / 9% 乙腈 1.2 mL/min 40℃ 25 µ L 电导检测 自动抑制循环再生模式 1. Na+ 100mg/L 2. NH4+ 0.025 + 3. K --
功能高分子——离子交换树脂
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2020/3/24
二、发展简史
• 我国“离子交换树脂之父”何炳林
• 广东省番禹县人，高分子 化学家和化学教育家，中 国科学院院士。1942年毕 业于西南联合大学。1952 年获美国印第安纳大学博 士学位。1956年回国，任 南开大学教授，兼任青岛 大学校长。
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• 白球结构对磺化速度和磺化度的影响
• (1)交联度越大，磺化反应越困难，磺化速度和 磺化度越小
• (2)大孔型共聚物容易磺化；并且树脂珠体不易 开裂
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2020/3/24
（1）苯乙烯系强酸性离子交换树脂的制备
• 白球结构对磺化速度和磺化度的影响
• (3)用纯的m-DVB或p-DVB作交联剂时，白球 的磺化速度和磺化度都较低；用二者的混合物 作交联剂时，共聚物磺化速度和磺化度较高， m-DVB和p-DVB的比例约为7/3时得到最大值。
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2020/3/24
二、发展简史
• 1958年 合成出大孔型离子交换树脂，用于原子弹 的研制
• 1970年 在华药用于链霉素生产至今 • 1980年开始 用于血液灌流去除安眠药
用于从肝损伤患者腹水中去除胆红素 去除血液中的抗DNA救治红斑狼疮病 固定某些酶，将氨基酸进行光学拆分
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2020/3/24
1. 苯乙烯系离子交换树脂的制备
• （1）苯乙烯系强酸性离子交换树脂 • （2）苯乙烯系弱酸性离子交换树脂 • （3）苯乙烯系强碱性离子交换树脂 • （4）苯乙烯系弱碱性离子交换树脂
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2-离子交换剂
— CH—CH2—CH-CH2 CH-CH2—
— CH—CH2—
交联度：交联剂在高分子结构中所占的质量分数
交联度（D.V.B）
交联剂质量 100% 高分子质量 交联剂质量
◆我国以符号“×”后的数字表示。
例如强碱性树脂201×7表示交联度为7。
◆交联度大小反映了树脂网状结构的紧密程度，因此直接影响树脂
-CH-CH2-
SO3 H
反离子
2、离子交换树脂的分类
强酸性阳离子交换树脂 弱酸性阳离子交换树脂 强碱性阴离子交换树脂
◆按功能基的性质分类
弱碱性阴离子交换树脂 螯合树脂 氧化还原树脂 两性树脂
◆强酸性阳离子交换树脂：树脂上带有强酸性功能团，如—SO3H，在酸
性介质中仍能电离出可交换离子H+，故能在pH=0-14下与溶液中的阳离 子进行交换；
CH2Cl
(CH3)2NH (CH3)3N
5、离子交换树脂的性能
1）化学性能 ◆交换容量 定义：一定数量（质量或体积）的离子交换树脂所带的交换基团或可交 换离子的数量。 单位：树脂的量以质量单位表示（多用于理论研究），或以体积单 位表示（多用于工程实践）；可交换离子数量以摩尔表示。也有以 克、公斤、克当量、毫克当量表示的。
◆按结构和树脂形态分类：凝胶型和大孔型离子交换树脂
凝胶型树脂:在溶胀状态下，其孔径一般为2-4nm；干燥状态下，微孔 缩紧闭合，丧失交换能力。 大孔型树脂:在干、湿状或收缩、溶胀态下，都存在着比凝胶型树脂更 多、更大的孔道，其孔径一般大于20nm（甚至达数千nm） 而且布满树脂内部;
比表面积大（20-130m2/g，而凝胶型约为5m2/g）;
◆弱碱性阴离子交换树脂：树脂上带有弱碱性功能团，如=NH2OH，在碱
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EDI除盐机理 一种说法是利用离子交换原理除去水中离子，利 用水在直流电能的作用下分解产生H+和OH去再生混合离子交换树脂，从而实现在通电 状态下，连续制水、再生； 一种理论是在电场作用下，纯水里离子在树脂相 的迁移速率要比水中高2～3个数量级，阴、 阳离子会与树脂颗粒不断发生交换过程而构 成“离子迁移通道”，即阴、阳离子主要通 过树脂相迁移至阳膜和阴膜而进入浓水室。
E-CellTM Operation
2水中的离
子含量
1.5-2.0 Amp/stack 的电流对绝大多数进水已
经足够
E-CellTM 操作
3) 操作压力
淡水压力通常比浓水压力大 5-10 psi (0.3-0.7
bar)
新的 MK-2E 模块的压差
• 3.5 mL (STP)/Amp/minute • Trace Chlorine formation • 1-2 ppm in Eout (400 uS/cm NaCl) • Low pH
Anode
浓水电导率
浓水电导率 主要用来控制E-CELL模块的“电阻” 典型范围在 150 - 600 uS/cm 加盐水 在浓水回路中加入高品质的盐水 盐水加入点在浓水排放以后以减少加盐量 盐加入量很小 -- 典型加入量为每天0.1 到 10 磅 （0.045 到 4.54 kg/day）
目前世界上主要由美国Ionpure、GE、Omexell 等大公司占领市场。国内有北京\浙江等生产厂 家. GE的膜堆在淡水室中填充了阴、阳离子交换树脂， 并在浓水室中设臵了浓水循环系统，一方面可 通过增加浓水室的电导率以减小浓水室电阻， 另一方面浓水室保持较高的流速增强混合效果 以减少结垢的可能，浓水中的离子通过从循环 回路排出一部分以达到盐量平衡。 Ionpure公司的膜堆与其他公司不同之处在于将浓水 室中也填充了离子交换树脂，通过树脂的导电 能力维持装臵电流，系统较为简化，不需要加 入NaCl维持浓水室的电导率，也不需要使用浓 水循环泵。
1.
5. 失效树脂的再生 1)强酸H交换器的再生（HCl或H2SO4） 2)强碱OH交换器的再生（NaOH） 3)弱型树脂的再生（HCl、 H2SO4 ，也可以是 H2CO3，当用强酸作再生剂时，比耗一般为 1.05～1.10 ） 4)再生剂比耗（单位体积树脂所用再生剂的量 （mol/m3）和该树脂的工作交换容量 （mol/m3）的比值） 5)清洗水耗（单位体积树脂再生后用水清洗至交 换器可以投入运行所需最少量水的体积，以 树脂层体积的倍数表示）
第二章 锅炉补给水的化学除盐 第一节 离子交换基本理论 离子交换原理 交换反应的可逆性；酸、碱性和中性盐分解 能力；中和与水解 2. 离子交换过程(阳阴离子在树脂层中按一定顺 序分布) 3. 工作层及影响因素(一是影响离子交换速度的 因素;二是影响水流沿交换柱过水断面均匀分 布的因素。) 4. 工作交换容量(交换的离子量除以交换柱中树 脂的体积)
EDI 工艺过程回顾
离子交换从水中除去污染离子。 污染离子以及 H+ 和 OH- 在电场作用下通过 树脂和离子交换膜迁移到浓水室。 离子集中到浓水室。 如果超过设计极限，会发生结垢现象。 极水 (E) 含有氢气和氯气，因此需排气。 主要的能量最终转化为热量，所以要注意最小 流量。
阴极化学反应
第三节 水的化学除盐
1.化学除盐原理
（各种离子和离子交换树脂进行化学反应）
2.化学除盐系统设备的设臵原则
1) 2)
3)
4) 5)
H离子交换器设在强碱OH离子交换器之前 除碳器应设在H离子交换器之后、强碱OH离子交换器之 前。 经过一级化学除盐后不再设臵除碳器。 为实现水的深度除盐，通常采用一级除盐系统加混床。 当原水水质差，一级除盐系统的交换器运行周期短，酸、 碱耗大时，可以采用强、弱型树脂联合应用工艺。
15 gpm 下 30-35 psi
3.4 m3/h 下 2.0-2.4 bar
E-CellTM Operation
4) 流量
低于允许的最小流量 由于冷却水不足，部分成分可能会融化 浓水室更容易结垢 确保不超过回收率要求
关于进水的注意事项
进水必须符合反渗透直接透过水的水质 需要避免物理、化学和生物污染 物理污染: PVC 碎片; 金属碎屑; 污垢; 尘土; 花 粉; 焊渣; 树脂颗粒等 化学污染: 氧化剂，如氯气; 多价阳离子，如铁、 锰等; 环氧树脂及玻璃钢容器制作过 程中所用的硬化剂
污染物的来源: 敞开式储罐, 脱气塔, 没有在EDI前 配过滤器的软化器等
EDI与传统混合离子交换技术相比，具 有以下特点
能够连续运行，不需要因为再生而备用一套 设备； 模块化组合方便，运行操作简单； 水回收率高，EDI的浓水可以回收至反渗透 进水； 占地面积小，不需要再生和中和处理系统； 运行费用低，不使用酸碱。
第四节 常用化学除盐水处理设备
1. 2. 3. 4. 5.
顺流再生离子交换器 逆流再生离子交换器 分流再生离子交换器 浮床 双层床/双室床
6.
7. 8.
满室床（罗门哈斯公司 AMBERPACK技术） 混合离子交换器 除碳器
9.
连续电去离子（EDI）
EDI（Electrodeionization）是一种不耗酸、碱而 制取纯水的新技术，又称“填充床电渗析”。 它是将传统的电渗析技术和离子交换技术有 机地结合起来，既克服了电渗析不能深度除 盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续制水、 需要用酸碱再生等不足。EDI适用于处理反渗 透出水等低含盐量水，其产水水质满足锅炉 用水对电导率、硬度和硅等要求。
2H2O +2e- = 2OH- +H2
•生成氢气 •pH值高 •易产生结垢 •水从阴极得到电子
Cathode
_
阳极化学反应
2H2O = 4H+ +O2 +4e2Cl- = Cl2 +2e• 生成氧气 • 生成氯气 • pH值低 • 阳极从水中得到电子
+
• Oxygen gas formation
EDI产品的应用 EDI装臵通常用于处理反渗透出水，用于制备超纯 水。EDI对进水含盐量、弱电解质含量要求比较 严格，主要是因为EDI对弱电解质的脱除能力受 限于这些物质在水中电离度的大小。EDI要求进 水硬度小于1.0mg/L(CaCO3)，当原水硬度不能 满足该要求时，可以使用钠离子软化器等工艺去 除硬度。 为满足上述条件，EDI前处理通常为二级反渗透 + 除碳器 或在二级反渗透 前加碱处理。 （单级反渗透出水硬度、CO2 、SiO2含量高难以 满足EDI进水要求。）
出水口
浓水出口
极水排放口
流动方向: 1）淡水从模块下方进入 2）浓水从模块下方进入 3）产水从模块上方导出 4）循环浓水从模块上方导出 5）极水从模块上方排出
浓水进口 进水口
直流柜
控制原理
运行状态 E-Cell 系统启动: 确认淡水进水5秒钟 启动浓水循环泵和加盐泵 确认浓水循环泵运行 确认进水流量、浓水流量、浓水排放流量和极 水排放流量 5 秒钟 启动整流器 确认整流器工作
E-CellTM 操作
影响E-Cell性能的四个参数： 1. 进水水质 2. 电流 3. 压力 4. 流量
E-CellTM Operation
1) 进水水质
CO2 会造成进水水质差 TEA < 25 ppm 以 CaCO3 计 (<16 for Pharm) 硬度超过 1.0 ppm 会导致结垢 超出允许的最大回收率会造成结垢 硅含量超过 500 ppb 也会引起结垢