四水的物化处理方法PPT课件

选择性
④ H+和OH-的交换选择性与树脂的酸、碱性 关系很大，如：
强酸性阳树脂 Na+ > H+ > Li+
Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > … >
弱酸性阳树脂 H+ > Fe3+ > …
强碱性阴树脂
SO42- > NO3- > Cl- > OH-
> F- > HCO3- > HSiO3-
1.水中含有悬浮物质与油类物质 危害——堵塞树脂孔隙，降低树脂 的交换能力。
弱碱性阴树脂 OH- > SO42- > …
选择性
⑤ 离子量高的有机离子和金属络合离子交换 势特别大。
⑥ 大孔型树脂具有很强的吸附性，可以吸附 非离型杂质。
上述规律适用于稀溶液，当离子浓度很 高时则可使交换次序发生改变，再生时即如 此。
废水水质对离子交换的影响
1、悬浮物、油脂：堵塞树指孔隙，包裹树脂 颗粒，影响交换容量。
Th4+ > Al3+ > Ca2+ > Na+
PO43- > SO42- > Cl-
选择性
③ 电荷相同时，大致是原子序数愈高或水合半 径愈小，交换势愈大，副族元素正好相反。
Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ ≈ NH3+ > Na+ > Li+
NO3- > Cl- > HCO3- > HSiO3-
双阴柱全酸性全饱和流程处理含铬废水
1、目的：实现铬的回收及漂洗水的循环回用
2、处理流程（见图） 含铬废水pH<6，含强氧化剂H2CrO4和H2Cr2O7， 废水依次流经阳柱和阴柱得以处理。
阳柱——强酸型H树脂。 阴柱——弱碱型树脂，抗氧化能力较强(强 碱型容量大，但易被氧化分解)。
离子交换系统得操作管理与维护
离子交换剂
水处理中常用的离子交换剂为磺化煤和离子 交换树指，废水处理中主要用树指。
磺化煤：煤研磨后经浓硫酸处理而得的碳质 离子交换剂。
离子交换树脂：有凝胶型、大孔型和等 孔型等。根据交换基团（活性基团）的不同， 可分为强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性四 种。前两种有酸性交换基团，为阳离子型交 换树脂；后两种带碱性交换基团，为阴离子 交换树脂。
连续式离子交换至分移动床和流动床两 种。
离子交换工艺流程
过滤 → 反洗
↑
↓
清洗 ←
再生
离子交换法在废水处理中的应用
主要去除对象：铜、镍、镉、铬、锌、汞、 金、银、铂、磷酸、硝酸、氨、有机物、放 射性物质等。
下面以离子交换法处理含铬废水为例说 明其在废水处理中的应用。
离子交换法在废水处理中的应用
第四章 废水的物理化学处理
§4.1 气浮法 §4-2 吸附 §4-3 离子交换法 §4-4 萃取 §4-5 电解 §4-6 膜分离法
离子交换法
4.3.1 离子交换的基本原理 4.3.2 离子交换操作方式与工艺过程 4.3.3 离子交换法在废水处理中的应用 4.3.4 离子交换系统的操作管理与维护
离子交换的基本原理
离子交换树脂的性能指标
1、密度 2、含水率 3、溶涨性 4、耐热性 5、机械强度 6、酸、碱性 7、选择性
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含水率
在水中充分膨胀后的湿树脂所含溶胀水 的重量与湿树脂重量的百分比
含水率
溶胀水重 干树脂重 溶胀水重
100%
（11-5）
一般为50%
酸、碱性
离子交换树脂具有一般酸、碱的反应性能， 在水中离解出H+或OH-。根据离解能力的大小， 树脂的酸、碱性有强、弱之分。
预处理：沉淀、过滤、除油等。
2、有机物：某些高分子有机物与固定离子 结合力很强，使树脂难以再生，降低了交换 容量。
减少有机污染，选用低交联度树脂， 预处理，特殊的再生操作( 加氧化剂等)。
影响交换速度的因素
1、交联度 2、水中的离子浓度 3、水的流速 4、树脂颗粒大小 5、水温
离子交换软化装置
离子交换装置，按照运行方式的不同， 可分为固定床和连续床两大类：
pH影响活性基团的电离能力，强酸强碱 性受其影响小，弱酸碱性则受pH影响大。
树脂类型 强酸 强碱 弱酸 弱 碱
有 效 pH 范 围 1~14 0~7
1~12
5~14
选择性
离子交换树脂对水中某种离子能优先交 换的性能称为离子交换选择性。选择性表示 了交换离子取代树脂上可交换离子的难易程 度，与树脂间结合力的大小，离子交换的先 后顺序和交换量。
固定床的基本缺陷： ① 树脂不能边失效， 边再生，造成交换器 内树指积压，利用率 低，交换器容积利用 不充分；
② 树脂层中树脂交换 能力使用不匀，上层 饱和程度高，下层低。
连续床离子交换设备
连续式的特点: 树脂不固定在交换器内， 而是处于连续循环运动中， 交换与再生长则 在不同塔内进行。树脂的用量比固定床减少 1/3~1/2，设备单位容积的产水量还可提高。
交换离子与树脂的亲和力的大小称为交 换势。交换势越大，表明选择性越高。
选择性
关于不同离子交换势的大小，有多种理 论解释，影响因素较多，一般有如下规律：
① 离子的交换势，与自身化学性质，树脂化 学性有关，并受温度和浓度影响较大。下面 介绍的规律适用于常温和低浓度溶液中。
② 离子所带电荷愈多，交换势愈大。
单层床
双层床
固定床
混合床 离子交换装置
移动床 连续床
离子交换操作方式与工艺过程
离子交换软化装置
单层固定床离子交换装置是最常用、最基本 的形式。离子交换树脂（或磺化煤）装填在 离子交换器内。在操作过程中，树脂不往外 输送，所以称为固定床。移动床、流动床都 是与固定床相对而言的，并在固定床基础上 发展起来的。
离子交换数脂的种类
按树脂类型和孔结构不同，分为凝胶型、大 孔型、多孔型、巨孔型等。
按活性基团不同： 阳离子(酸性基团)：强酸型(-SO3H)； 弱酸性(-COOH) 阴离子(碱性基团)：强碱性(≡NOH)；弱碱性 (≡NHOH，= NH2OH，—NH3OH)
螯合树指（羟胺基团）
氧化还原树指：两性树指等。
在给水处理中，离子交换是软化、除盐 的主要方法之一；废水处理中，常用于去除 金属离子。
离子交换的实质是不溶性离子化合物（离 子交换剂）上的可交换离子与溶液中其它同 样离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程， 通常是可逆的化学吸附。
反应式可表达为：
RH + M+
RM + H+
离子交换的基本原理
1.离子交换剂 2.离子交换树脂的种类 3.离子交换树脂的主要性能 4.离子交换树脂的有效pH范围