离子交换除盐方法与系统(第四次课)

(2) 特点: 优点: H+与 OH- 立即化合为 H2O,使去离子 作用在中性条件下进行,因此,出水纯 度高,水质稳定,失效终点明显; • 不足: 再生时阴阳树脂很难彻底分层.
混合床体内再生:
当前制取纯水及高纯水的有效方 法:
复床与混合床串联: 二级混合床串联: 强酸---脱气---强碱---混合床 强酸---弱碱---混合床---混合床
水的除盐处理:
(1) 原水含盐量< 500 mg/L: 离子交换除盐系统 (2) 原水含盐量> 500 mg/L: 电渗析---离子交换除盐系统 反渗透---离子交换除盐系统
6.5Baidu Nhomakorabea6树脂的污染与复苏处理
(1) 污染:进水中的悬浮物质,微生物,各种无机物和有 机物对树脂所造成的污染; (2) 处理: a.无机阳离子污染的阳树脂:HCL酸洗 b.有机物污染的阳树脂:5%NaOH洗 c.硅污染的阴树脂:过量碱再生液(40℃) d.金属离子污染的阴树脂:10%~15%HCL浸泡 12h
强碱阴床设置在强酸阳床之后,是因为: 课本P426---1)---4)
(2) 强酸脱气—弱碱---- 强碱系统
去除强酸 阴离子
去除弱酸 阴离子,硅
强碱阴床设置在强酸阳床之后,是因为: 课本P426---1)---4)
6.5.4混合床除盐
(1) 定义:阴阳离子交换树脂装填在同一个交换器内, 再生时使之分层再生,使用时先将其均匀混合,这 种阴阳树脂混合在一起的离子交换器称为混合床. 床中阴阳树脂紧密接触,构成无数微型复床,反复 进行多次除盐,出水纯度高. 混合床反应: RH + ROH + NaCl → RNa + RCl + H2O
6.5 离子交换除盐方法与系统
6.5.1概述 6.5.1.1 水的纯度
(1) 淡化水:高含盐水淡化后的水; (2) 脱盐水:相当于蒸馏水,剩余含盐量 1~5mg/L (3) 纯水:也叫去离子水 , 含盐量 <1.0mg/L (4) 高纯水:又称超纯水, , 含盐量 <0.1 mg/L
6.5.2 海水(咸水)淡化与水的除盐方法:
实验设备及条件:
H+ 交换柱:Ф22 1mm 玻璃柱,树脂装填200ml, 浮动床,水流速40m/h Na+ 交换柱:Ф32 1mm 玻璃柱,树脂装填450ml, 固定床,水流速18m/h 两个树脂柱的床层高均约500mm 脱气塔:Ф50 1000mm有机玻璃塔,塔内填料为 Ф5mm 的塑料阶梯环,填料层高度0.8m
(2) 阴双层床的特点: 交换能力显著提高,出水量增加 碱比耗减少,废碱量降低 对原水含盐量的范围有所扩大 能提高出水水质,减少硅含量 对于用工业低质碱液的适应性强
(3) 阴双层床再生工艺措施: 失效后立即再生,避免硅酸聚合 再生过程中对温度的要求(碱液加 热,40℃) 1%碱液快速流过双层床 3%的碱液以正常流速进行再生
对水进行除盐处理时,根据不同的进水水质 及不同离子交换床的特点可选择不同床联 用:复床,混合床,双层床.
8.2.2 复床除盐: 阴,阳离子交换器串联使用,达到水除盐的 目的.
(1) 强酸—脱气—强碱系统 阳床：去除Ca2+,Mg2+,Na+ 阳床：去除SO42-,Cl-,HCO3-,HSiO3-
实例:用弱酸性树脂处理高碱度低硬度水
实验流程: (1)采用浮动床:水自下而上逆流通过树脂使CO2 随出水一起流走 (2)H+-Na+两柱串联 (3)两柱之间有脱气塔
树脂的选型:弱酸树脂
(1)弱酸树脂对如NaCl 等中性盐类的分解能力 很弱; (2)弱酸树脂柱的出水pH 值比强酸树脂柱出水 (2) 的pH 值0~1 高得多, 减轻了Na+ 柱负担从 而有效地提高了Na+ 交换柱的利用率 (3)弱酸树脂具有交换容量大容易再生和再生 (3) 剂比耗小
蒸馏法：居主导地位
淡化
反渗透法：近年来发展迅速 电渗析法:具有广阔的应用前景 冷冻法:处于探索和研究阶段
除盐: 离子交换法
也可与电渗析或反渗透法联合用于水的深度除 盐处理,但对进水水质有要求-----书P422,表
对被处理水进行预处理,可去除水中的 悬浮物,有机物,胶体物质,微生物,细菌 和某些有害金属.
6.5.5离子交换双层床
(1) 阳离子交换双层床: 要求: • 两种树脂的密度差>0.09g/mL 弱酸111与强酸001×11相配使用 弱酸树脂:去除水中碳酸盐硬度; 强酸树脂:水中非碳酸盐硬度及钠盐.
阳双层床适用场合: 硬度 / 碱度= 1 或 > 1,Na+含量不大
(2) 阴离子交换双层床: 要求: 弱碱301与强碱201×7相配使用 上层弱碱:强酸阴离子; 下层强碱:弱酸阴离子.
常规方法：混凝—沉淀—过滤—消毒 机械过滤 微孔过滤 活性炭吸附(有机物浓度高时)
6.5.3离子交换除盐方法与系统 6.5.3.1阴离子交换树脂的工艺特性
阴离子交换树脂通常是在粒状高分子化合物 母体的最后处理阶段导入伯胺,仲胺或叔胺基 团而构成的. P423.
(1) 强碱树脂的工艺特性 用途: 主要用来去除镜H离子交换出水中的 酸根离子,如Cl-,SO42-,SiO32-等,可作为 除盐过程的第二步.
反应: ROH + HCl → RCl + H2O ROH + H2SO4 → RHSO4 + H2O 2ROH + H2SO4 → R2SO4 + 2H2O ROH + H2CO3 → RHCO3 + H2O ROH + H2SiO3 → RHSiO3 + H2O 强碱树脂的选择性顺序:
SO42- > NO3- > Cl- > F- > HCO3- > HSiO3-
(2) 弱碱树脂的工艺特性
只与强酸离子反应,而不与弱酸离子反应 反应: R-NH3OH + HCl → R-NH3Cl + H2O 2R-NH3OH + H2SO4 → (R-NH3)2SO4 + 2H2O 因此,弱碱阴床往往设置在强酸阳床之后.
弱碱树脂的优点: a.再生剂用量少; b.交换容量比强碱树脂高; c.抗有机污染的能力强,因此,常设置在 强碱阴床之前,可减轻树脂的负荷,还 能保护其不受有机物的污染.