阳离子交换软化及除碱
本溪阳离子交换树脂活化
本溪阳离子交换树脂活化
阳离子交换树脂是一种吸附性材料，可以有效地去除水中的阳离子污染物，如重金属离子、有机物离子等。
但在长期使用中，阳离子交换树脂会逐渐失去活性，需要进行活化处理，以保证其吸附效果和使用寿命。
本溪阳离子交换树脂活化的方法通常有以下几种：
1. 酸活化法：将树脂浸泡在酸性溶液中，如硫酸、盐酸等，以去除树脂中的碱性杂质，并恢复其酸性功能。
2. 碱活化法：将树脂浸泡在碱性溶液中，如氢氧化钠、氢氧化钾等，以去除树脂中的酸性杂质，并恢复其碱性功能。
3. 盐酸-氯化钠活化法：将树脂浸泡在盐酸-氯化钠混合溶液中，以去除树脂中的杂质和污染物，并恢复其吸附功能。
4. 熱活化法：将树脂加热至一定温度，使其发生化学变化，从而恢复其吸附能力和活性。
以上活化方法均需要严格控制处理时间、处理温度、溶液浓度等参数，以避免对树脂材料产生副作用或损坏。
同时，活化后的阳离子交换树脂需要进行彻底的洗涤，以去除残留的处理剂和杂质，以保证其正常使用。
除碱软化方案
方案一：除碱软化水设备1.人们通常所说的软水器，即钠离子交换器，仅能去处原水中的硬度成份(Ca2+、Mg2+)，而不能除去碱度成份(HC03—等)。
因此，经过软水器处理的水仍然含有碱度。
含碱度过高的软化水进入锅炉内，在高温高压作用下，其中的重碳酸盐被浓缩并发生分解和水解反应，致使炉水中的苛性碱(NaOH)浓度大大增加，其反应如下：Na2C03—2NaOH+C02NaHC03—2NaOH+C02这种情况不仅造成锅炉水系统的碱腐蚀，蒸汽品质恶化，排污量增大，而且引起蒸汽和冷凝水系统的酸腐蚀。
从而危及锅炉的安全运行，加大锅炉的运行成本，缩短锅炉与管道的使用寿命。
所以，通常原水碱度高于2mmol／L时，需进行除碱软化水质处理。
2.除碱软化工艺与原理自动除碱软化水处理系统是本公司针对我国广大的高碱度地区锅炉用户而设计的新一代水处理系统。
该系统采用氢—钠一体的除碱软化原理，其工艺流程如下：交换柱中选用了弱酸性氢型阳离子交换树脂用以除去进水中的碳酸盐硬度和脱去碱度，将碱度转化成二氧化碳(C02)。
即：2RCOOH+Ca(HC03)2→(RCOOH)2Ca+2H20+C02↑2RCOOH+Mg(HC03)2→(RCOOH)2Mg+2H20+C02↑反应生成的二氧化碳(C02)排掉，其出水再经交换柱中的强酸性钠型阳离子交换树脂除去非碳酸盐硬度。
即：2RNa+CaS04→R2Ca+Na2S042RNa+MgS04→R2Mg+Na2S043、产品特点：3.1 自动除碱软化水处理器对锅炉补水有极强的针对性。
该系统交换柱选用弱酸性氢型阳离子树脂，树脂交换容量大、制水周期长，在除碱的同时已将很大部分硬度(约30—50％)去除。
因此，大大减轻了交换柱的负荷，整个氢钠一体系统就如同一个双极软化系统，很好地适应了高碱、高硬地区锅炉水处理的要求。
3.2交换柱采用多路阀实现自控再生，使系统先进的设计与复杂的控制得以全面、可靠地实现。
阳离子交换树脂预处理
1#阳离子交换器树脂预处理
1、打开排空气门、大反洗排水门、进再生液门，用除盐水逆向冲洗至水清澈。
2、打开中排排水门，关闭大反洗排水门，将交换器内水位降至中排以下。
3、打开碱计量箱出口门，向1#阳床进碱，调整开度控制进碱浓度为4%。
半小时后关闭中排排水门，5分钟后停止进碱，1#阳床用浸泡8小时。
4、继续进碱半小时后，关闭碱计量箱出口门、打开大反洗排水门，用除盐水逆向冲洗至清澈、中性。
5、重复“第2步”。
6、打开酸计量箱出口门，向1#阳床进酸，调整开度控制进酸浓度为5%。
半小时后关闭中排排水门，5分钟后停止进酸，1#阳床浸泡8小时。
7、继续进酸半小时后，关闭酸计量箱出口门，打开大反洗排水门，用除盐水逆向冲洗至清澈。
8、双倍进酸再生合格后备用。
锅炉水中的杂质和水质指标
Ca(HCO3)2 Mg(HCO3)2
CaCO3 含量较少 MgCO3
碳酸盐硬度 可认为由钙、 镁重碳酸盐 形成
∵
Ca(HCO3 )2 CaCO3 H2O CO2
Mg(HCO3 )2 MgCO3 H2O CO2
MgCO3 H2O Mg(OH )2 CO2
∴ 重碳酸钙镁又称为暂时硬度
2°再生 5～8％的食盐（NaCl）溶液进行还原（再生） 理论上：1mol钙镁硬度需2mol NaCl（117g） 实际上：1.2~1.7倍理论值（指标：140～200g/mol）
三、离子交换除碱
（一）、氢－钠离子交换原理及系统
1. 氢离子交换软化除碱原理
若用酸溶液去还原离子交换剂（1～2％H2SO4），则生成 氢离子交换剂
生活总会给你谢另一个谢机会，大这个机家会叫明天 6、
∴ 硬度单位：以1/2Ca2+、 1/2Mg2+为基本单位的mmol/L 碱度单位：以H+为基本单位的mmol/L ppm：1升水中含有1mgCaCO3→百万分数
换算关系： 1 mmol /L = 50.1 ppm = 50.1 mg/L
四、水质标准
《低压锅炉水质标准》（GB1576-96）规定：
ⅴ.适用：只能用于璜化煤和弱酸性阳离子交换剂
③. 比较 并联系统
串联系统
部分原水进入钠离子交换器； 减少成本
严格控制水量比例，监督避免 氢－钠离子交换器的混合水量 呈酸性。可靠性较差，控制要 求高
全部原水最后都通过钠离子交 换器；系统投资较高
最后水无酸性，可靠性好
（二）、铵－钠离子交换原理及系统（NH4R）
常用有机离子交换剂：璜化煤和合成树脂（离子交换树脂）
脱盐水阴阳床再生原理
脱盐水阴阳床再生原理
脱盐水阴阳床的再生原理是利用离子交换剂（树脂）所具有的离子与预处理水中的同电性离子进行相互交换，从而达到软化、除碱、除盐等功能。
具体来说，阳床的再生原理是利用盐酸作为还原剂，用盐酸中的氢离子置换出吸附在阳树脂上钙镁钠等阳离子；而阴床的再生原理则是利用氢氧化钠作为还原剂，用氢氧根离子置换出吸附在阴树脂中的碳酸根、硅酸根等阴离子。
这种再生系统是环保型的，能够实现废水的循环利用和节约水资源。
锅炉除盐水系统
锅炉除盐水系统2007年2月锅炉除盐水系统1．锅炉补给水的质量要求：使用合格的补给水，是锅炉能够安全、经济、可靠而稳定运行以及产出合格的蒸汽和热水的前提。
锅炉补给水水质不良，会导致形成水垢、受热面金属由于高温而损坏、降低热效率、增加化学清洗次数和锅炉金属的腐蚀，并且由于锅炉水中含盐量的过高产生汽水共沸现象而导致蒸汽品质的恶化。
2．锅炉补给水的水处理方案：2．1软化水或软化脱碱水的方案：（1）钠离子交换软化法预处理—→ 钠型强酸性阳离子交换—→ 热力除氧保证水的残留硬度0.03mmo1/L，但不能够降低水的碱度，可用于低压锅炉补给水。
（2）钠离子交换软化脱碱法：预处理—→ 氢型阳离子交换—→ 钠型强酸性阳离子交换—→ 热力除氧优点：既能够降低水的硬度又能够降低水的碱度。
2．2 除盐水的水处理方案：（1）复合离子交换除盐预处理—→强酸性阳离子交换器—→除二氧化碳器—→钠型强酸性阳离子交换—→热力除氧一般出水可达到电导率小于10μs/cm，一般用于中低压锅炉的补给水。
优点：一次性投资费用小。
缺点：运行过程中耗用大量的酸碱再生剂导致成本增高，并且容易对环境造成污染。
（2）反渗透除盐：原水—→多介质机械过滤器—→活性炭滤器—→保安滤器—→反渗透装置—→热力除氧脱盐率可达98%以上。
用于低中压锅炉。
优点：可以脱出水中的各种杂质，在运行过程中不使用酸碱再生剂，运行成本低且不对环境造成污染，易于实现自动控制，降低劳动强度。
缺点：一次性投资较高。
（3）复床（或反渗透）+混床除盐原水—→多介质机械过滤器—→活性炭滤器—→保安滤器—→反渗透或复床—→混床—→热力除氧水中的盐分接近完全脱去，用于中高压锅炉。
特别是在混床前选用反渗透设备进行预除盐，可大大提高混床的运行周期，并且由于反渗透设备已经脱除了水中的各种杂质，保护了混床树脂，提高了混床树脂的使用寿命。
水质标准符合国家或行业锅炉给水标准（GB1576－79、DL/T561-95）双室浮动床除盐水系统程序控制设计日期：07-10-11 00:25:47 所属栏目：朗盛阴阳浮动床来源：人气：654双室浮动床除盐水系统程序控制设计彭国祥中国五环化学工程公司[内容摘要] 本文详细介绍双室浮动床离子交换工艺过程及系统控制方法。
除碱软化方案
方案一：除碱软化水设备1.人们通常所说的软水器，即钠离子交换器，仅能去处原水中的硬度成份(Ca2+、Mg2+)，而不能除去碱度成份(HC03—等)。
因此，经过软水器处理的水仍然含有碱度。
含碱度过高的软化水进入锅炉内，在高温高压作用下，其中的重碳酸盐被浓缩并发生分解和水解反应，致使炉水中的苛性碱(NaOH)浓度大大增加，其反应如下：Na2C03—2NaOH+C02NaHC03—2NaOH+C02这种情况不仅造成锅炉水系统的碱腐蚀，蒸汽品质恶化，排污量增大，而且引起蒸汽和冷凝水系统的酸腐蚀。
从而危及锅炉的安全运行，加大锅炉的运行成本，缩短锅炉与管道的使用寿命。
所以，通常原水碱度高于2mmol／L时，需进行除碱软化水质处理。
2.除碱软化工艺与原理自动除碱软化水处理系统是本公司针对我国广大的高碱度地区锅炉用户而设计的新一代水处理系统。
该系统采用氢—钠一体的除碱软化原理，其工艺流程如下：交换柱中选用了弱酸性氢型阳离子交换树脂用以除去进水中的碳酸盐硬度和脱去碱度，将碱度转化成二氧化碳(C02)。
即：2RCOOH+Ca(HC03)2→(RCOOH)2Ca+2H20+C02↑2RCOOH+Mg(HC03)2→(RCOOH)2Mg+2H20+C02↑反应生成的二氧化碳(C02)排掉，其出水再经交换柱中的强酸性钠型阳离子交换树脂除去非碳酸盐硬度。
即：2RNa+CaS04→R2Ca+Na2S042RNa+MgS04→R2Mg+Na2S043、产品特点：3.1 自动除碱软化水处理器对锅炉补水有极强的针对性。
该系统交换柱选用弱酸性氢型阳离子树脂，树脂交换容量大、制水周期长，在除碱的同时已将很大部分硬度(约30—50％)去除。
因此，大大减轻了交换柱的负荷，整个氢钠一体系统就如同一个双极软化系统，很好地适应了高碱、高硬地区锅炉水处理的要求。
3.2交换柱采用多路阀实现自控再生，使系统先进的设计与复杂的控制得以全面、可靠地实现。
离子软化除碱水处理
(一)氢--钠离子交换软化、除碱原理
2碱N、aR有＋机Ca胶SO、4复＝合HCa防RR垢2＋剂2及Na有SO机4阻垢剂等。NaR
2HR＋CaCl2＝CaR2＋2HCl 钠盐、栲胶、柞木、烟秸和石墨法等。
2HR＋CaSO4＝CaR2＋H2SO4 联合使用相互中和，达到除碱作用
空气
常用的有磁化法和高频水性改变法两种
其反应式为： 2NaHC03＋H2S04 ＝Na2S04＋2CO2↑＋2H20
二、氢--钠离子交换原理及系统
(一)氢--钠离子交换软化、除碱原理
氢离子交换后形成酸性水 2HR＋CaSO4＝CaR2＋H2SO4 2HR＋CaCl2＝CaR2＋2HCl
钠离子交换后形成碱性水 2NaR＋CaSO4＝CaR2＋2NaSO4 2NaR＋CaCl2＝CaR2＋2NaCl2
软化除碱方法
＝Na2S04＋2CO2↑＋2H20 (二)氢--钠离子交换系统 2NaR＋CaSO4＝CaR2＋2NaSO4 联合使用相互中和，达到除碱作用
进水
2 沉淀软化处理和锅内加药水处理
石物灰理及 水石处灰理-就-纯是碱采法用水物处理理方法来达到消除水中硬度或改变水中硬2度盐类的结垢性C质O。2 磁常化用法 的是系将统原加水药流水经处磁理场方后法，有使：水1中钙、镁盐类在锅内不会生成坚硬水垢，而成松散泥渣，能3随排污排出。
5-泵
进水
CO2 3
1 HR
4
空气 2 NaR
5 出水
串联系统
HR NaR
综合系统
2 沉淀软化处理和锅内加药水处理
沉淀软化处理 石灰及石灰--纯碱法水处理
锅内加药水处理
常用的方法有：钠盐、栲胶、 柞木、烟秸和石墨法等。
阳离子交换作用的特点
阳离子交换作用的特点
阳离子交换是水质处理中重要的净化方式，它由两个过程组成：阳离子置换和活性碱活化。
它具有以下特点：
1. 能够有效和完全去除溶解态离子。
2. 其结果受动态平衡控制，能对各种质子有较快的去除效率，特别是钙、钠、镁离子。
3. 具有碱溶液中只是动电荷离子被交换和溶解的特点，主要适用于pH 值高、溶氧偏低的水质处理，以及悬浮物浓度比较低的水体处理。
4. 阳离子交换处理可以有效降低水体中Al3+的浓度，从而减少可溶性络合物对水体的污染。
5. 与其它水体勾交换作用，它不改变水体pH值，也不破坏水体中间生物体群，因此是现代水处理工艺非常重要的一部分。
软化除碱双室床的应用分析
软化除碱双室床的应用分析关键词：软化水、双室床、离子交换、节能、节水、弱酸阳树脂0 引言软化除碱双室床技术是在高流速双室床和高效钠离子交换器两项专利的基础上开发的软化水处理系统，它既保留了原高流速双室床的关键技术，又取得多项创新成果，有效解决了传统的软化用钠浮床和除碱用离子交换器存在的多种缺陷，能够降低运行费用，符合国家对工业节水、节能、降耗、减排的政策。
[1]本文分析了软化除碱双室床在某软化水扩建项目的应用情况。
1 原有工艺采用常规单室氢床+钠床，制取除碱软化水。
在使用过程中出现投运初期产水碱度过低，供水水质偏酸性的情况。
2 工艺改进效果2.1水质优异节能减排软化水祛除碱度可能导致补水酸化，危害了锅炉运行，但锅炉补水碱度的优化，对于减排节能具有重要意义。
根据《工业锅炉水质标准GB/T1576-2018》的要求该种锅炉炉水的水质控制需满足全碱度≤14mmol/L、TDS≤3000mg/L，按照设计水质全碱度1.6mmol/L、溶解固形物175mg/L计算（忽略蒸汽机械携带率）：若仅仅对软化水做除硬不做除碱处理，那么炉水相对于软化水仅能达到8.75倍浓缩倍率。
若对炉水水质不控制，炉水碱度超过指标会影响蒸汽品质、增加药剂消耗、炉水结垢降低效率甚至损坏锅炉。
而经过我司设计的软化水工艺处理后，单一看碱度一项可以将炉水相对于软化水的浓缩倍数提高至28倍，大大降低了水损耗及燃气损耗（实际运行中，还需要综合考虑蒸汽机械携带率、不锈钢对氯离子的耐受能力、溶解固形物含量、磷酸根含量等因素）。
项目实施后用户综合考虑多项指标后将炉水相对于软化水的浓缩倍数控制在26~30倍。
2.1.1省水效果：以不处理碱度时炉水浓缩倍数为9倍，目前浓缩倍数为28倍计算。
当忽略蒸汽对离子的携带时：排污量=补水量÷浓缩倍数以锅炉每年运行8000h，蒸汽外供产生补水量60m3/h计算。
排污量9倍浓缩=8000×60÷9≈53333（m3），排污量28倍浓缩=8000×60÷28≈17143（m3）。
阳离子交换原理
阳离子交换原理
阳离子交换原理是一种常见的水处理技术，通过这种技术可以去除水中的某些离子物质。
这个过程中，阳离子交换树脂成为关键的媒介。
阳离子交换树脂是一种具有固定正电荷的塑料颗粒，它可以有效地吸附和释放溶液中的离子物质。
当水通过含有阳离子交换树脂的装置时，水中的阳离子会与树脂上的正电荷相互作用，从而被树脂吸附。
同时，树脂上的一些其他阳离子也会被释放出来，取代被吸附的离子，达到离子平衡。
阳离子交换树脂的选择通常根据需要去除的离子种类来确定。
一些常见的阳离子交换树脂包括强酸性树脂和弱酸性树脂。
强酸性树脂可以去除大多数阳离子，如钠、钙、镁等离子，而弱酸性树脂主要用于去除碱金属离子，如铯、钾等。
阳离子交换树脂的使用需要进行再生。
当树脂上的吸附离子达到一定饱和时，需要通过溶液中的盐来进行再生。
通过将盐溶液流过树脂层，树脂上的吸附离子会被盐中的阳离子取代，从而使树脂重新恢复吸附能力。
阳离子交换技术广泛应用于水处理领域，例如净水厂、工业水处理、软化水等。
它可以有效去除水中的硬度离子、重金属离子、放射性离子等有害物质，从而提高水的质量和安全性。
在实际应用中，阳离子交换技术可以与其他水处理技术相结合，如反渗透、超滤等，以更好地满足不同需求。
离子交换软化实验报告
1实验目的(1)熟悉顺流再生固定床运行操作过程；(2)加深对钠离子交换基本理论的理解。
2实验原理当含有钙离子或镁离子是造成水硬度的主为成分。
当含有钙离子或镁离子的水通过装有阳离子交换树脂的交换器时，水中的Ca2+及Mg2+便与树脂中的可交换离子（钠型树脂中的Na+,氢型树脂中的H+）交换，使水中的Ca2+和Mg2+含量降低或基本上全部去除，这个过程叫做离子交换树脂对水的软化。
钠离子交换用食盐（NaCl）再生，氢离子交换用盐酸或硫酸再生。
基本反应式如下:（1）钠离子交换软化再生（2）氢离子交换交换再生钠离子交换的最大优点是不出酸性水，但不能脱碱；氢离子交换能去除碱度，但出酸性水。
本实验采用钠离子交换。
3实验内容3.1实验设备与试剂表3-1 实验中所用试剂及说明仪器（试剂）数量或说明软化装置 1 套100 mL量筒 1 个秒表 1 块2000 mm钢卷尺 1 个测硬度所需用品若干食盐1000 g3.2实验装置实验装置如图3-1所示。
图3-1 离子树脂交换装置1—软化柱；2—阳离子交换树脂；3—转子流量计；4—软化水箱；5—定量投再生液瓶；6—反洗进水管；7—反洗排水管；8—清洗排水管；9—排气管3.3实验步骤(1)熟悉实验装置，搞清楚每条管路、每个阀门的作用；(2)测原水硬度，测量交换柱内径及树脂层高度；用100 mL吸管移取三份水样，分别加5mL NH3-NH4Cl缓冲溶液，2~3滴铬黑T 指示剂，用EDTA 标准溶液滴定，溶液由酒红色变为纯蓝色即为终点。
(3)将交换柱内树脂反洗数分钟，反洗流速采用15 m/h，以去除树脂层的气泡；(4)软化：运行流速采用15 m/h，每隔10 min测一次水硬度，测两次并进行比较；(5)改变运行流速：流速分别取20、25、30 m/h，每个流速下运行5 min，测出水硬度；(6)反洗：冲洗水用自来水，反洗结束将水放到水面高于树脂表面10 cm左右。
(7)根据软化装置再生钠离子工作交换容量（mol/L），树脂体积（L），顺流再生钠离子交换NaCl 耗量（100~120g/mol）以及食盐NaCl 含量（海盐NaCl 含量≥80～93%），计算再生一次所需食盐量。
离子交换软化实验报告
离子交换软化实验报告离子交换实验课程名称：水处理工程实验指导老师：胡宏实验名称：离子交换实验类型：________________同组学生姓名：陈巧丽、林蓓等一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得四、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析（必填）实验报告一、实验目的和要求离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换反应而除去废水中有害离子的方法。
离子交换是一种特殊吸附过程，通常是可逆性化学吸附；其特点是吸附水中离子化物质，并进行等电荷的离子交换。
离子交换剂分无机的离子交换剂如天然沸石，人工合成沸石，及有机的离子交换剂如磺化煤和各种离子交换树脂。
在应用离子交换法进行水处理时，需要根据离子交换树脂的性能设计离子交换设备，决定交换设备的运行周期和再生处理。
通过本实验希望达到下述目的：1) 加深对离子交换基本理论的理解；学会离子交换树脂的鉴别；2) 学会离子交换设备操作方法；3) 学会使用手持式盐度计，掌握pH计、电导率仪的校正及测量方法。
二、实验内容和原理由于离子交换树脂具有交换基因，其中的可游离交换离子能与水中的同性离子进行等当量交换。
用酸性阳离子交换树脂除去水中阳离子，反应式如下：nRH + M+n →RnM + nH+M——阳离子n——离子价数R——交换树脂用碱性阴离子交换树脂除去水中的阴离子，反应式如下：nROH + Y?n →RnY + nOH-Y——阴离子离子交换法是固体吸附的一种特殊形式，因此也可以用解吸法来解吸，进行树脂再生。
本实验采用自来水为进水，进行离子交换处理。
因为自来水中含有较多量的阴、阳离子，如Clˉ，NH4+，Ca，Mg，Fe，Al，K，Na等。
在某些工农业生产、科研、医疗卫生等工作中所用的水，以及某些废水深度处理过程中，都需要除去水中的这些离子。
而采用离子交换树脂来达到目的是可行的方法。
氢型变色阳离子交换树脂的处理方法与防止措施
氢型变色阳离子交换树脂的处置方法与防止措施氢型变色阳离子交换树脂的处置方法与防止措施 SNT001BS变色树脂使用方法这是一类带有指示剂功能的强酸性阳树脂，既能与水中的阳离子进行交换反应，又具有明显的变色特性。
不但有明显的变色特性（再生型和失效型分别为玫瑰红色和黄色或蓝色），交换本领也比一般树脂强。
重要用于测定蒸汽和凝结水处置混床出水的阳离子电导率，常用于电厂汽轮机内冷水的监测，及电子仪表、食品医药工业等领域。
变色树脂用于测定蒸汽和凝结水处置混床出水的氢电导率时，树脂装于直径50mm的透亮交换柱中，水中的阳离子被树脂交换转化成氢离子，大大提高了监测水中阳离子的灵敏度。
同时，树脂失效时颜色发生了明显的变更，指示出交换柱的工作状态。
以利于现场的监测。
一、性能指标：SNT001BS外观：墨绿色球状颗粒粒度：（粒径0.45～1.25mm）≥95交换容量：≥5.10mmol/gd含水量： 50～60湿真密度：1.07～1.29g/ml湿视密度：0.79～0.87g/ml二、操作条件：使用温度：100℃小床层深度：300mm运行流速： 1.03.0BV/小时（BV：树脂体积）三、树脂失效后，可以倒出树脂进行收集，换新树脂连续运行。
多次收集多的树脂可以一起再生。
再生方法：1、装填好树脂后，通过盐酸溶液浓度为35、体积为树脂体积的35倍进行再生、2、再生流速依照0.52.0BV/小时。
通酸时间为1个小时以上。
3、然后以25BV/小时流速用除盐水进行清洗。
洗至PH中性为至备用。
4、一般使用量很少、再生时的酸及除盐水人工费，得不偿失。
使用单位都是依照一次性的使用。
变色阳离子交换树脂变色树脂使用范围：监测和掌控给水、凝结水和蒸汽的氢电导率，是保证水汽质量，掌控火电厂水汽系统腐蚀结垢的紧要手段之一、由于水汽中氨的浓度、取样流速常常变更，加上机组启停等原因，难以判定H型交换柱何时失效。
H型交换柱失效初期，由于少量铵离子穿透，使氢电导率测量值偏低；当H型交换柱失效，大量铵离子透过，氢电导率测量值又偏高。
软化树脂的再生原理及再生方式介绍
软化树脂的再生原理及再生方式介绍软化树脂是一种软化硬水是使用的专用树脂，它可以通过离子交换技术将水中超量的矿物质成分置换掉，形成硬度小于50 mg/L(CaCO3)的水。
但是，软化树脂采用的是钠型离子交换的方法，经过软化树脂制出的水中会含有少量钠离子，所以不宜饮用。
当然，在比较精确的情况下还是可以使用的。
当软水树脂置换了水中一定量的钙镁等的硬度离子后，将无法再软化水，此时就需要软水机进行树脂再生，也就是树脂钙污染后的还原再生法。
(1)用Na溶液再生强阳离子交换树脂时，宜采取分步再生法。
开始以低浓度Na溶液再生，因为此时从树脂上解吸下来的Ca2+浓度高，但Na浓度较低，即使形成少量Ca2+Na沉淀也会被溶液冲走。
然后逐步提高Na浓度，此时从树脂上解吸下来的Ca2+浓度低，不会形成Na沉淀。
(2)由于弱阳离子交换树脂是用强阳离子交换树脂的再生废液进行再生的。
因此，在进酸的同时，弱阳离子交换器必须进稀释水(JF9201滤后水)，进水量以液位不超过交换器进酸口为宜。
另外注意观察弱阳离子交换器排出的再生废液颜色，如呈白色浑浊物，即使调节进酸浓度。
(3)进酸完后，弱阳离子交换器必须立即进JF9201滤后水置换清洗，强阳离子交换器必须立即进精制水置换清洗。
(4)冬季由于再生液温度低，更易出现钙污染。
因此在再生前，弱阳离子交换器必须擦洗反洗，弱阳离子交换器必须与强阳离子交换器之间再生废液的管道必须反冲，做到防患于未然。
此过程在家用软水机内需要2-3个小时，通常称为软水机反冲洗再生。
会根据软水机型号不同而需要一定量的树脂再生剂(Na)或工业盐。
软水树脂由软水机的内置树脂罐，在水通过时将水中的硬度离子进行置换。
就是通常所说的“离子交换软化法”其原理如下：离子交换水处理是指采用离子交换剂，使交换剂中和水溶液中可交换离子产生符合等物质的量规则的可逆性交换，导致水质改善而交换剂的结构并不发生实质性(化学的)变化的水处理方式。
深度处理污水的离子交换方法
阴离子交换
通过阴离子交换剂将水中的阴 离子（如氯、硫酸根等）吸附 在交换剂上，降低水中的含盐 量。
再生处理
对饱和的离子交换剂进行再生 ，恢复其交换能力。
某污水处理厂的离子交换设备运行情况
设备类型
采用固定床式离子交换器，分为阳床、阴床和混 合床。
运行参数
进水流量、出水流量、再生剂用量、再生次数等 。
04
CATALOGUE
离子交换方法的效果评估
去除率测试
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去除率
通过测试不同离子交换剂 在不同条件下的去除率， 可以评估离子交换方法的 效果。
影响因素
去除率受到多种因素的影 响，如离子交换剂的种类 、粒径、活性、溶液的pH 值、温度等。
实验方法
通过对比实验，比较不同 离子交换剂的去除效果， 选择最佳的离子交换剂。
01
深入研究离子交换树脂的合成和改性技术，提高其吸附性能和选择性 ，以满足不同污水处理的需求。
02
探索新型的离子交换剂，如纳米材料、生物材料等，以提高污水处理 的效率。
03
加强离子交换法与其他污水处理技术的集成研究，实现优势互补，提 高整体处理效果。
04
推动离子交换法在工业废水处理和城市污水处理领域的应用，为环境 保护和可持续发展做出贡献。
染。
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结论与展望
结论
离子交换法在深度处理污水中具 有显著效果，能够有效去除污水 中的重金属离子和有害物质，提
高水质。
离子交换树脂的再生和处置是该 方法的瓶颈，需要进一步研究和
改进。
离子交换法与其他污水处理技术 的结合使用可以进一步提高污水 处理效果，具有广阔的应用前景
第4章 锅外水处理
4.3离子交换器的类型和基本操作过程
离子交换装置按运行方式不同可分为固定床 和连续床。
固定床离子交换装置
固定床离子交换是把离子交换树脂固定在一 个装置 ( 称固定床 ) 中，水流经树脂完成交换过程。 完成离子交换过程的设备，叫做离子交换器。 固定床离子交换，按其再生方式不同，可分 为顺流再生和逆流再生固定床。 (1)顺流再生床 顺流再生是指运行时水流方向和再生液流动 方向一致，通常都是自上而下的。
图3-11 顺流再生离子交换器的管路系统
图3-12 逆流再生离子交换器结构 1-进水装置；2-中间排液装置；3-排水装置； 4-压脂层；5-树脂层；
图3-13 气顶压逆流再生离子交换器管道系统
图3-14 逆流再生装置操作过程示意 （a）小反洗；(b)放水；(c)顶压；(d)进再生液；(e)逆流清洗；(f)小正洗；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。
二、离子交换剂的分类
（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。 此外，按活性基团的性质还可分为鳌合性、 两性以及氧化还原性树脂 （2）按离子交换树脂的孔型分类 A 凝胶型树脂 B 大孔型树脂 （3）按单体种类分类 按合成树脂的单体种类不同，离子交换树 脂还可以分为苯乙烯系，丙烯酸系等
图3-14 一级复床除盐系统
常见的化学除盐主系统及其选择
采用阳、阴离子交换器组成主系统时，通常 参照下面的原则： (1)第一个交换器应是H型交换器。 (2)弱酸性阳树脂；适用于处理碱度大或碳酸 盐硬度大的水。 (3)弱碱性阴树脂；是用于处理强酸阴离子含 量大的水。 (4)除硅必须采用强碱性阴树脂。 (5)水质要求高时应设混床。 (6)除碳器应置于强碱性阴树脂之前，以保证 除硅效果。
锅炉水中的杂质和水质指标
水中的杂质和水质指标
一、水中的杂质及其危害
不溶于水的颗粒物质 d>10-4mm
悬浮物 砂子、粘土、动植物腐
造成沉积物
危害 污染树脂 堵塞管道
败物质，用滤纸可分离
按
使锅水起沫
处理 混凝和过滤 （净水厂）
颗 粒 胶体
大 小
分子和离子的集合体 10-6<d<10-4mm
矿物质胶体，动植物分 解产生的腐殖质
2°再生 5～8％的食盐（NaCl）溶液进行还原（再生） 理论上：1mol钙镁硬度需2mol NaCl（117g） 实际上：1.2~1.7倍理论值（指标：140～200g/mol）
Na2CO3 CaSO4 CaCO3 Na2SO4
∴ 钠盐碱度又称为“负硬”
HT
H>A
A
HFT
负硬
H-A
0
H=A
A
0
0
H<A
H
0
A-H
5、相对碱度
指锅水中OH-碱度折算成游离的NaOH和锅水中溶 解固形物含量的比值。
防止锅炉苛性脆化的技术指标。相对碱度必须<0.2
水中氢离子浓度的负对数，表示酸碱性
为消除给水的残留溶解氧，向锅内加入一定量的
9、亚硫酸根（SO32-） Na2SO3。——锅水水质控制指标
单位：mg/L水
10、含油量
回水可能带入油类物质→定期检测项目 单位：mg/L水
三、水质指标的单位换算
∵ 水质指标中硬度、碱度的法定计量单位为mmol/L， 以一价离子为基本单元 对于二价离子则以其1/2为基本单元
蒸气锅炉给水应采用锅外化学水处理；而对于蒸发量D≤2t/h，且 P≤1.0MPa 的锅炉可采用锅内加药处理，水质符合表10－2来自汽锅炉采用锅外水处理时，水质标准：
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CaR2 + 2 NH 4Cl = 2 NH 4 R + CaCl 2 MgR2 + 2 NH 4Cl = 2 NH 4 R + MgCl 2
②. 软化 对碳酸盐硬度
2 NH 4 R + Ca ( HCO3 ) 2 = CaR2 + 2 NH 4 HCO3
2 NH 4 R + Mg ( HCO3 ) 2 = MgR2 + 2 NH 4 HCO3 对非碳酸盐硬度 2 NH 4 R + CaSO4 = CaR2 + ( NH 4 ) 2 SO4
③. 比较 并联系统 部分原水进入钠离子交换器； 减少成本 严格控制水量比例，监督避免 氢－钠离子交换器的混合水量 呈酸性。可靠性较差，控制要 求高 串联系统 全部原水最后都通过钠离子交 换器；系统投资较高 最后水无酸性，可靠性好
（二）、铵－钠离子交换原理及系统（NH4R）
1. 铵离子交换软化原理
2 NH 4 R + CaCl2 = CaR2 + 2 NH 4Cl
2 NH 4 R + MgSO4 = MgR2 + ( NH 4 ) 2 SO4 2 NH 4 R + MgCl2 = MgR2 + 2 NH 4Cl
加热
NH 4 HCO3 ∆NH 3 ↑ +CO2 ↑ + H 2O ( NH 4 ) 2 SO4 ∆ 2 NH 3 ↑ + H 2 SO4
三、离子交换除碱
（一）、氢－钠离子交换原理及系统
1. 氢离子交换软化除碱原理
若用酸溶液去还原离子交换剂（1～2％H2SO4），则生成 氢离子交换剂 ①. 还原
CaR2 + H 2 SO4 = 2 HR + CaSO4 MgR2 + H 2 SO4 = 2 HR + MgSO4
2 HR + Ca ( HCO3 ) 2 = CaR2 + 2CO2 ↑ +2 H 2O 2 HR + Mg ( HCO3 ) 2 = MgR2 + 2CO2 ↑ +2 H 2O
二、钠离子交换软化原理
1、原理
与原水碳酸盐硬度作用时：
2 NaR + Ca( HCO3 ) 2 = CaR2 + 2 NaHCO3 2 NaR + Mg ( HCO3 ) 2 = MgR2 + 2 NaHCO3
与原水非碳酸盐硬度作用时：
2 NaR + CaSO4 = CaR2 + Na2 SO4 2 NaR + CaCl2 = CaR2 + 2 NaCl
+
+
H=HT，HFT=0
α Na
2பைடு நூலகம்[Cl − ] + [ SO4 − ] + Ac = 2 A + [Cl − ] + [ SO4 − ]
②. 串联系统 水量分配计算同 并联系统
不足量酸还原法－即交换剂失效后仅用理论量的酸进行再生
ⅰ.不足量酸顺流再生使交换剂上层为H型，而下层仍为钙镁型，称为缓冲层（逆冲层）； ⅱ.当全部原水流经上层交换剂时，其中非碳酸盐硬度就会产生强酸；但水经过下层时， 水中强酸之H+又与Ca2+、Mg2＋进行交换。所以只降低水中的HT，而HFT不变； ⅲ.优点：节省还原用酸，防止出酸性水； ⅳ.缺点：主要用于除碱，软化不彻底，故常与钠离子交换串联使用 ⅴ.适用：只能用于璜化煤和弱酸性阳离子交换剂
②. 软化 对碳酸盐硬度 对非碳酸盐硬度
2 HR + CaSO4 = CaR2 + H 2 SO4 2 HR + CaCl2 = CaR2 + 2 HCl 2 HR + MgSO4 = MgR2 + H 2 SO4 2 HR + MgCl2 = MgR2 + 2 HCl
③. 分析 1°对HT：既能除硬，又能除碱，减少溶解固形物 2°对HFT：消除永硬的同时生成等量的酸，需要和钠离 子交换联合使用→氢－钠离子交换
阳离子交换软化 及除碱
一、离子交换剂 交换剂
——不溶于水，但可用自己的离子把水溶液中某些同种电荷 的离子置换出来的颗粒物质。 常用有机离子交换剂：璜化煤和合成树脂（离子交换树脂） 强酸阳离子型 离子交换树脂： 弱酸阳离子型 强碱阴离子型 弱碱阴离子型 阴 钠离子 常用 阳离子交换法 阳离子型交换剂 型交换剂 氢离子 阳离子 复合阴离子根 用R表示 HR－氢离子交换剂 NaR－钠离子交换剂 氢离子及钠离子软化时
H 2 SO4 + 2 NaHCO3 = Na2 SO4 + 2CO2 ↑ +2 H 2O HCl + NaHCO3 = NaCl + CO2 ↑ + H 2O
除酸、除碱、除硬，减少含盐量 ④.氢离子交换剂的还原 H2SO4还原：2％ HCl还原：<5％
2. 氢－钠离子交换系统
①. 并联系统
水量分配计算
2 NaR + MgSO4 = MgR2 + Na2 SO4 2 NaR + MgCl2 = MgR2 + 2 NaCl
2、特点
1°钙镁盐类变为钠盐，除去水中硬度 2°原水中的重碳酸盐碱度变为钠盐（Na2CO3）碱度，不能除碱 3°Na+当量值>Ca2+、Mg2+当量值→含盐量稍有增加 4°Na离子交换后，还残留少量硬度；0.03~0.1mmol/L以下
为避免出现酸性水，计算水量分配时总是 让混合后的软水仍带一点碱度。称为残留 碱度（Ac），一般0.3~0.5mmol/L 1°当H>A时
+
总硬度H、总碱度A 总硬度H、总碱度A mmol/L
1－αNa+
αNa+
α Na H T − (1 − α Na ) H FT = Ac
+
α Na =
+
H FT + Ac H T + H FT
HT = H，HFT=0
+
2°当H=A时
+
α Na H T − (1 − α Na )([Cl − ] + [ SO42− ]) = Ac
α Na
+
2 [Cl − ] + [ SO4 − ] + Ac = 2 H T + [Cl − ] + [ SO4 − ]
3°当H<A时
+
α Na A − (1 − α Na )([Cl − ] + [ SO42− ]) = Ac
3、交换剂的再生
1°工作交换能力Eg（mol/m3、mmol/L） ——如果将出水硬度达到软化水保证的硬度作为交换剂失 效，按此时计算1m3湿态离子交换剂 的软化能力。 2°再生 5～8％的食盐（NaCl）溶液进行还原（再生） 理论上：1mol钙镁硬度需2mol NaCl（117g） 实际上：1.2~1.7倍理论值（指标：140～200g/mol）
3. 铵－钠离子交换系统
分为并联和混合式，通常不用串联式
（三）、部分钠离子交换、部分氢离子交换原理及系统
1. 部分钠离子交换法 2 NaR + Ca ( HCO3 ) 2 = CaR 2 +2 NaHCO3
2 NaHCO3 ∆Na2CO3 + CO2 ↑ + H 2O
CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2 NaCl CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2 SO4
NH 4Cl ∆NH 3 ↑ + HCl
2. 分析
①. 铵离子交换后，HFT软化后，生成潜在的酸，对锅炉运行有 害；因此常与钠离子交换并联使用 ②. 铵盐受热分解的酸与钠离子交换生成的碱（）加热中和， 既消除了酸，又降低了相对碱度 ③. 与氢－钠离子交换相比，铵－钠离子交换原理、效果相同； 不同之处在于：1°后者的除盐消碱作用只有在软水受热后才出 现；2 °受热后产生氨气，对铜制设备及附件有腐蚀作用；3 ° 受热后才呈酸性，不用酸还原，无需防酸 ④. 还原：(NH4)2SO4——2.5~3% NH4Cl——浓度不限
Na2CO3 + H 2O = 2 NaOH + CO2 ↑ Ca ( HCO3 ) 2 + 2 NaOH = CaCO3 ↓ + Na2CO3 + 2 H 2O
适用于小型锅炉，且HFT/H>0.5 2. 部分氢离子交换法 适用条件：A>H，D≤2t/h