水处理工艺——离子交换处理共26页
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。
《离子交换水处理》课件
适用范围广
离子交换技术适用于各种不同 的水质处理，如工业废水、饮
用水等。
环保安全
离子交换技术不使用化学药剂 ，对环境无害，安全可靠。
离子交换水处理的缺点
需要定期再生
离子交换剂需要定期进行再生 处理，以恢复其离子交换能力
。
可能产生二次污染
再生过程中可能会产生废液， 造成二次污染。
不适合处理大量废水
对于大量废水处理，离子交换 技术可能不是最经济和高效的 方法。
数据分析和优化
通过数据分析，优化离子 交换水处理工艺，提高处 理效率和降低能耗。
离子交换水处理与其他水处理技术的联合应用
组合式水处理系统
将离子交换水处理与其他水处理 技术（如活性炭吸附、反渗透等 ）相结合，形成高效的水处理系
统。
协同作用研究
研究不同水处理技术之间的协同作 用，提高整体处理效果。
技术集成与优化
医药行业
在制药和生物制品生产中，离子交换 技术可用于制备高纯度水和缓冲液。
环保领域
离子交换技术还可应用于废水处理， 去除重金属和有害离子，实现废水回 用和达标排放。
CHAPTER 05
离子交换水处理的发展趋势和展望
新型离子交换剂的研究与开发
新型离子交换剂的合成
研究新的合成方法，提高离子交换剂的性能和稳定性。
02
注意离子交换剂的再生 性能和寿命，以便合理 安排再生周期。
03
使用离子交换剂时，应 控制流速和流量，以保 证最佳的去除效果。
04
注意离子交换剂的储存 和运输，避免受潮、曝 晒等不利条件影响其性 能。
CHAPTER 03
离子交换水处理工艺流程
原水预处理
01
【完美版】离子交换工艺PPT文档
运行到某一时刻，工作层的前沿达到交换柱树脂底层的下端，于是出水中开始出现B离子，这个临界点称为"穿透点"。 nR-A+ + B n+ — Rn-Bn+ + nA+
②移动床 ③流动床
工作柱中剩下的部分为新料层。 运行到某一时刻，工作层的前沿达到交换柱树脂底层的下端，于是出水中开始出现B离子，这个临界点称为"穿透点"。 此时起交换作用的滤层即为工作层。
离子交换工艺
离子交换工艺过程
❖离子交换操作是在装有离子交换剂的交换 柱中以过滤方式进行的。
❖整个工艺过程一般包括过滤(工作交换)、反 洗、再生和清洗等4个阶段。这四个阶段依 次进行，形成不断循环的工作周期。
❖(一)过滤阶段(交换阶段) ❖ 过滤阶段是利用离子交换树脂的交换
能力，从废水中分离需要去除的离子的操 作过程。 ❖离子交换平衡反应通式为:
离子交换设备
移动床交换设备包括交换柱和再生柱两个主要部分，工作时，定期从交换柱排出部分失效树脂，送到再生柱再生，同时补充等量的新 鲜树脂参与工作。
❖最常用的离子交换设备有： 移动床和流动床与固定床相比，具有交换速度快、生产能力大和效率高等优点。
最常用的离子交换设备有： 整个工艺过程一般包括过滤(工作交换)、反洗、再生和清洗等4个阶段。
送到再生柱再生，同时补充等量的新鲜树脂参与 此时起交换作用的滤层即为工作层。
废水继续流过下层树脂时，水中B离子浓度逐渐降低，而A离子浓度却逐渐升高。
工作。 整个工艺过程一般包括过滤(工作交换)、反洗、再生和清洗等4个阶段。
最常用的离子交换设备有： 交换到达穿透点时，停止工作，再生前要进行反冲洗。 过滤阶段是利用离子交换树脂的交换能力，从废水中分离需要去除的离子的操作过程。 移动床交换设备包括交换柱和再生柱两个主要部分，工作时，定期从交换柱排出部分失效树脂，送到再生柱再生，同时补充等量的新 鲜树脂参与工作。 当废水继续流经一段滤层之后，全部B离子都被交换成A离子，再往下便无变化地流过其余的滤层。 nR-A+ + B n+ — Rn-Bn+ + nA+ 目的：①一是松动树脂层，使再生液能均匀渗入层中，与交换剂颗粒充分接触； 当废水进入交换柱后，首先与顶层的树脂接触并进行交换，B离子被吸附而A离子被交换下来。 清洗的目的是洗涤残留的再生液和再生时可能出现的反应产物。 最常用的离子交换设备有： nR-A+ + B n+ — Rn-Bn+ + nA+ 清洗过程后期应特别注意掌握清洗终点的pH值(尤其是弱酸树脂转型之后的清洗)，避免重新消耗树脂的交换容量。
第六章 水的离子交换处理
（2）冰冻；
（3）干燥；
（4）渗透压的影响。
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§3 除CO2器
如果在氢离子交换后不立即将水中CO2去除，CO2 进入阴离子交换器，将会使阴离子交换器负担加重， 再生用碱量增多，还会影响阴离子交换器出水含量 SiO2。 一、除CO2器原理 水经H离子交换器后，水中HCO3－转变为H2CO3，连 同水中原有的CO2，其溶解量远远超出与空气中CO2含 量平衡时的溶解度，因此，根据亨利定律，在一定温 度下气体在溶液中的溶解度与液面上该气体的分压力 成正比，当液体中该气体溶解量超过它溶解度时，它 会从水中逸出。
（1）阳树脂的氧化
阳树脂被氧化后主要表现为骨架断链，生成低分
子的磺酸化合物，有时还会产生羧酸基团，其反应为：
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阳树脂遇到的氧化剂主要是游离氯与水反应生成
的氧，其反应如下： Cl2 + H2O —→ HOCl + HCL HOCl—→ HCL +〔O〕
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（2）防止阳树脂氧化的方法
a、在阳树脂床前设置活性炭过滤器； b、严格监督工业盐酸的氧化性； c、选用高交联度的阳树脂。 4、树脂的破碎 常见的原因有： （1）制造质量差；
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（2）再生流速（4-8m/h） （3）再生液温度
对于阳树脂，再生液温度影响不大，一般可不进
行加温。
对于强碱阴树脂，再生液的温度对交换硅酸根的
树脂的再生效率及再生后制水过程中硅酸的泄漏量有 较大的影响，所以再生液应加热。 强碱Ⅰ型阴树脂适宜的再生液温度为40℃；强碱 Ⅱ型阴树脂适宜的再生液温度为35±3℃。
影响再生效果的因素很多，如再生方式，再生剂
的种类、纯度、用量，再生液的浓度、流速、温度等。
1、再生方式
水的离子交换除盐(共68张PPT)
阳离子交换树脂层高度为2米，交换器出水平均酸度为1.5mmol/L，交换器出力为50t/h ，交换器运行20小时后失效，求该交换器中交换挤的工作交换容量是多少？
为便于树脂粒度的粒度比较，采用了有致粒径和均匀系数两项指标。有 效粒径是指颗粒总量的10%通过而90%保存的筛孔径；均匀系数是指通过 60%球粒的筛孔孔径与通过10%球粒的筛孔孔径的比值。均匀系数反映树 脂粒度的分布情况，其值愈大表示粒度分布愈均匀。
(2)密度
• 湿真密度＝湿树脂质量/颗粒本身总体积
4、计算离子交换器中装载树脂所需湿树脂的重量时，要使用〔
。
〕密度。
〔A〕干真； 〔B〕湿真； 〔C〕湿视； 〔D〕真实
4.2 一级复床除盐
4.2.1 一级复床除盐原理 4.2.2 阳离子交换 4.2.3 阴离子交换
4.2 一级复床除盐
一级化学除盐系统由阳离子交换器、除碳器和阴离子交换器所 组成，其组合方式分为单元制和母管制。
(CJ-CC)V VR
对于阳离子交换树脂的工作交换容量:
(JD进+SD出)V
QG=
VR
Eg. 某电厂原水分析结果如下：Ca2+=30mg/L，Mg2+=6 mg/L，Na+=23 mg/L ，Fe2+=27.9 mg/L，HCO-3=122 mg/L，Cl-=35.5 mg/L，SO42--=24 mg/L ，HSiO-3=38.5 mg/L。〔提示：原子量Ca=40，Mg=24，Na=23，Fe=55.8， H=1，C=12，O=16，Cl-=35.5，S=32，Si=28)
水污染治理技术—离子交换
胀和收缩性能。
（4）湿视密度：指树脂在水中溶解后的质量与堆积体积之比，一 般为0.60～0.85g/mL。
（5）耐热性: 树脂的贮藏和使用温度5～40℃。
2. 化学性能
（1）交换容量：表示树脂交换能力的大小，常用容积法 表示。容积法是指单位体积的湿树脂中离子交换基团的数 量，用Ev（mol/L）表示。
（四）清洗阶段
清洗目的是洗涤残留的再生液和再生时可能出现的反应产物。 清洗水最好用交换处理后的净水。
一般清洗用水量为树脂体积的4～13倍，水流速为2～4m/h。
2、离子交换设备
常用的有固定床、移动床和流动床三种，应用最广泛的是固定
床离子交换器。 A.固定床离子交换器 分为单层床、双层床和混合床三种。 单层床只装一种树脂；双层床装两种同性不同型的树脂，由于 比重不同而分为两层；混合床是把阴阳离子两种树脂混合装成一 床使用。
(2) 选择性：离子交换树脂优先吸附某种离子的性能称为
选择性。在常温和低浓度溶液中，各种树脂对不同离子的
选择性大致有如下规律：
离子价数越高，选择性越好。
a）强酸性阳离子交换树脂的选择性顺序：
Fe3+＞Cr3+＞Al3+＞Ca2+＞Ni2+＞Cd2+＞Cu2+＞Co2+＞Zn2+
＞Mg2+＞K+=NH4+＞Na+＞H+＞Li+ b）弱酸性阳离子交换树脂的选择性顺序：
•
以上五个阶段中，①和⑤属于外扩散；②和④属于内扩散；③属
于离子间的反应，可瞬间完成；因此离子交换速率由①、②、④和⑤ 阶段的一个或几个所制约；而内扩散和外扩散受溶液离子浓度、水温、
污水处理中的离子交换工艺
污水处理
离子交换工艺可用于污 水处理中的脱盐、软化 、除氟、除重金属等处
理。
饮用水处理
离子交换工艺可用于饮 用水处理中的除硬、除
盐、除砷等处理。
工业废水处理
离子交换工艺可用于工 业废水处理中的重金属 回收、脱盐、脱氨等处
理。
科研领域
离子交换工艺在科研领 域中广泛应用于分离和 纯化各种离子和化合物
。
02
案例二：工业废水处理中的离子交换工艺应用
总结词
针对性强、处理效果好
详细描述
针对不同工业废水的水质特点，采用不同的离子交换剂和工艺流程，针对性地去 除废水中的有害离子，达到处理效果。该工艺在工业废水处理中具有广泛的应用 前景，能够有效地保护环境和水资源。
案例三
总结词
简便、成本低
详细描述
针对农村地区生活污水处理设施不完善的问题，采用离子交换工艺进行处理。该工艺具有简便、成本低的特点， 能够有效地处理农村生活污水，改善农村地区的水环境质量。
污水处理中的离子交换工艺流 程
污水预处理
01
02
03
去除悬浮物
通过过滤、沉淀等方法去 除污水中的悬浮物，确保 后续处理过程的顺利进行 。
调节pH值
根据离子交换剂的要求， 将污水的pH值调节至适宜 范围，以提高离子交换效 果。
降低有机物含量
通过氧化、生物降解等方 法降低污水中的有机物含 量，避免对离子交换剂造 成污染。
03
离子交换工艺在污水处理中的 优势与局限性
优势
高效去除污染物
可回收有用资源
离子交换工艺能够高效去除污水中的重金 属离子、溶解性有机物和无机盐等污染物 ，达到深度净化的效果。
通过离子交换，可以将污水中的有用物质 如贵金属、有价值的无机物等回收再利用 ，实现资源的有效利用。
离子交换的工艺过程ppt课件
过程通常分为五个阶段:
• 〔a〕交换离子从溶液中分散到树脂颗粒外表； • 〔b〕交换离子在树脂颗粒内部分散； • 〔c〕交换离子与结合在树脂活性基团上的可交换离子
发生交换反响； • 〔d〕被交换下来的离子在树脂颗粒内部分散； • 〔e〕被交换下来的离子在溶液中分散。 • 离子交换的总速度取决于分散速度。
在废水处置中，离子交换主要用于回收和去除废水中金、 银、铜、镉、铬、锌等金属离子，对于净化放射性废水及有 机废水也有运用。
一、离子交换根本实际
• (1)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响。 • R-A＋＋B＋ R－B＋＋A＋ • R＋C－＋D－ R＋D－＋C－ • 其中： R-和 R＋ 代表阳、阴交换树脂的本体， A＋和
交换容量，实践运用中由于受各种要素的影响，普通任 务交换容量只需总交换容量的60％－70％。 • 有效交换容量是指出水到达一定目的时交换树脂的交换 容量。
• 〔2〕含水率 • 含水率通常以每克湿树脂〔去除外表水分后〕所含水分
百分数来表示。
• 〔3〕相对密度 • 离子交换树脂的相对密度有三种表示方法:干真密度、湿
真密度和湿视密度。 • 干密度是指在115℃真空枯燥后的密度； • 湿真密度是指树脂在水中充分膨涨后的质量与树脂所占
体积〔不包括空隙〕之比； • 湿视密度是指树脂在水中充分膨涨后单位体积树脂所具
有的质量。
• 〔4〕溶胀性 • 当树脂由一种离子型态转变为另一种离子型态时所发生的体
积变化称为溶胀性或膨胀性。 • 树脂溶胀的程度用溶胀度来表示。如强酸阳离子交换树脂由
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。