混床

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预除盐与精除盐
1在第一种工艺中， 除盐 2在第二种工艺中， 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 反渗透是一级除盐，也叫预除盐。 混床是二级除盐，也叫精 阴阳床是一级除盐，也叫预除盐。 混床是二级除盐，也叫精
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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。
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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
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离子交换通常用的设备
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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。
离子交换基本理论
离子交换过程 离子交换过程可以看作是固相的离子交换树脂与 液相（废水）电解质之间的化学置换反应。
zB R A
zD R C


z A
z AB
zB
zAR B


zB
zC
zB A
z A
zC
zC
zC D
zD
zD R D
zDC
其中： R－和 R＋ 代表阳、阴交换树脂的本体
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%
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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
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弱碱性阴离子树脂
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。
弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下：
OH－>柠檬酸根3－>SO42－>酒石酸根2－>；草酸根2 Page 24 －>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]
离子交换法原理
离子交换是可逆反应，其反应式可表达为：
RH M RM H
交换树 脂 交换离 子 饱和树 脂


在平衡状态下，离子交换剂及溶液中的反应物浓度符合下列关系式：
[RM][H ] K [RH][M ]
K 值的大小能定量地反映离子交换剂对某两个固 定离子交换选择性的大小。
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树脂
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树脂
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树脂
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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。
混床
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混床
一、简介
目录
二、离子交换树脂
三、离子交换设备、特性、运用 四、混床的定义、结构、优点
五、离子交换原理
六、混床的运行、停运、失效再生 七、混床的异常及处理
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。 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。
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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。
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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。
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弱酸性阳离子树脂
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RCOO－（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）。
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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 。
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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。
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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]
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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
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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。
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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
较高纯水，广泛使用在电子、化工、医药、原子能、电 力等行业。
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离子交换法原理
离子交换法是利用离子交换剂和溶液中的 离子发生交换反应进行分离的方法,主要以 离子交换树脂为载体的 。 实质：不溶性离子化合物（离子交换剂） 上的可交换 离子与溶液中的其他同性离 子的交换反应，是一种特殊 的吸附过程， 通常是可逆化学吸附
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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
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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
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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。
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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;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－
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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）。
离子交换工艺过程示意图
反洗废水
原水 B,C0 失效区
树 脂
反洗水
出水
交换区
未用区
反洗
出水中开始有B漏出， 此时树脂层穿透。继续， C达C0时，全塔树脂交 换饱和。
设备构造
1 容器类型号及规范 名称 型号 规范 单位 数量 二级水箱：碳钢内防腐 20m3，长度4000mm，宽度 2500mm，高度2000mm 台 1 混床 ： L JH-1200 直径1700mm，料高1750mm， 出力30 m3/h 台 2 除盐水箱： 碳钢内防腐 直径5000mm，高 5500mm 台 2 酸、碱计量箱 ：碳钢内防腐 容积1000L，直径 1000mm，高度1500mm 台 各1 酸、碱储存罐： 碳钢内防腐 容积5m3，直径1200mm， 长度4600mm 台 各1
混床结构图
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混床结构图2
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混床结构图3
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碱液分配器-中间排水装置
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排水装置《底部进水装置》
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塑料水帽
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塑料水帽
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塑料水帽
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塑料水帽
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不锈钢水帽
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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。