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1、水的离子交换处理水的离子交换处理第1页，共38页，编辑于2022年，星期一6.16.1离子交换软化水处理离子交换软化水处理离子交换软化水处理是利用阳离子交换树脂中可交换的阳离子，把水中所含的钙、镁离子交换出来，这一过程称为水的软化过程水的软化过程水的软化过程水的软化过程最常用的是钠型强酸性阳离子交换树脂，或称钠离子交换树脂一、钠型离子交换的过程一、钠型离子交换的过程第2页，共38页，编辑于2022年，星期一二、钠型离子交换后的水质变化二、钠型离子交换后的水质变化6.16.1离子交换软化水处理离子交换软化水处理第3页，共38页，编辑于2022年，星期一三、再生过程三、再生过程6.16.1离子交换
2、软化水处理离子交换软化水处理再生剂用量以盐耗表示可按下式计算第4页，共38页，编辑于2022年，星期一5第5页，共38页，编辑于2022年，星期一四、钠离子交换软化系统四、钠离子交换软化系统6.16.1离子交换软化水处理离子交换软化水处理1.1.单级钠离子交换软化系统单级钠离子交换软化系统2.2.双级钠离子交换软化系统双级钠离子交换软化系统第6页，共38页，编辑于2022年，星期一6.26.2离子交换软化及脱碱处理离子交换软化及脱碱处理一、氢型强酸性阳离子交换树脂的一、氢型强酸性阳离子交换树脂的一、氢型强酸性阳离子交换树脂的一、氢型强酸性阳离子交换树脂的H-NaH-Na离子交换离子交换离子交换
3、离子交换第7页，共38页，编辑于2022年，星期一6.26.2离子交换软化及脱碱处理离子交换软化及脱碱处理一、氢型强酸性阳离子交换树脂的一、氢型强酸性阳离子交换树脂的一、氢型强酸性阳离子交换树脂的一、氢型强酸性阳离子交换树脂的H-NaH-Na离子交换离子交换离子交换离子交换第8页，共38页，编辑于2022年，星期一6.26.2离子交换软化及脱碱处理离子交换软化及脱碱处理二、氢型弱酸性阳离子交换树脂的二、氢型弱酸性阳离子交换树脂的二、氢型弱酸性阳离子交换树脂的二、氢型弱酸性阳离子交换树脂的H-NaH-Na离子交换离子交换离子交换离子交换第9页，共38页，编辑于2022年，星期一第10页，共38页
4、，编辑于2022年，星期一6.36.3离子交换除盐水处理离子交换除盐水处理一、离子交换除盐水处理的原理一、离子交换除盐水处理的原理一、离子交换除盐水处理的原理一、离子交换除盐水处理的原理第11页，共38页，编辑于2022年，星期一6.36.3离子交换除盐水处理离子交换除盐水处理一、离子交换除盐水处理的原理一、离子交换除盐水处理的原理一、离子交换除盐水处理的原理一、离子交换除盐水处理的原理混合床离子交换器是指阳、阴两种离子交换树脂按一定比例混合后装填于同一交换器内的离子交换器。简称为混合床混合床混合床混合床。第12页，共38页，编辑于2022年，星期一6.36.3离子交换除盐水处理离子交换除盐水
5、处理二、氢氧型强碱性阴离子交换树脂的工艺性能二、氢氧型强碱性阴离子交换树脂的工艺性能二、氢氧型强碱性阴离子交换树脂的工艺性能二、氢氧型强碱性阴离子交换树脂的工艺性能三、氢氧型弱碱性阴离子交换树脂的工艺性能三、氢氧型弱碱性阴离子交换树脂的工艺性能三、氢氧型弱碱性阴离子交换树脂的工艺性能三、氢氧型弱碱性阴离子交换树脂的工艺性能四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统五、离子交换除盐运行过程中交换器失效的控制五、离子交换除盐运行过程中交换器失效的控制五、离子交换除盐运行过程中交换器失效的控制五、离子交换除盐运行过程中交换器失效的
6、控制第13页，共38页，编辑于2022年，星期一6.36.3离子交换除盐水处理离子交换除盐水处理四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统第14页，共38页，编辑于2022年，星期一6.36.3离子交换除盐水处理离子交换除盐水处理四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统第15页，共38页，编辑于2022年，星期一6.36.3离子交换除盐水处理离子交换除盐水处理四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换
7、除盐水处理的系统一级复床离子交换除盐水系统就是由三个单元组成：阳离阳离子交换单元、脱碳（脱除二氧化碳）单元和阴离子交换单子交换单元、脱碳（脱除二氧化碳）单元和阴离子交换单元元1.1.常用的离子交换除盐水处理的单元常用的离子交换除盐水处理的单元第16页，共38页，编辑于2022年，星期一6.36.3离子交换除盐水处理离子交换除盐水处理四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统四、离子交换除盐水处理的系统2.2.常用的离子交换除盐水处理的系统常用的离子交换除盐水处理的系统第17页，共38页，编辑于2022年，星期一6.46.4离子交换设备离子交换设备离子交
8、换水处理系统的设备通常包括离子交换器、除碳器和再生剂系统的设备等第18页，共38页，编辑于2022年，星期一6.46.4离子交换设备离子交换设备一、顺流再生离子交换器一、顺流再生离子交换器一、顺流再生离子交换器一、顺流再生离子交换器在顺流再生离子交换器中，运行（交换）时原水水流和再生时再生液的流动方向均为由上向下，故称顺流顺流顺流顺流壳体内部自上而下由壳体内部自上而下由进水装置、进水装置、进水装置、进水装置、再生液分配装置、交换剂层（离再生液分配装置、交换剂层（离再生液分配装置、交换剂层（离再生液分配装置、交换剂层（离子交换树脂层）、石英砂垫层子交换树脂层）、石英砂垫层子交换树脂层）、石英砂垫
9、层子交换树脂层）、石英砂垫层和排水装置排水装置排水装置排水装置等组成。第19页，共38页，编辑于2022年，星期一6.46.4离子交换设备离子交换设备一、顺流再生离子交换器一、顺流再生离子交换器一、顺流再生离子交换器一、顺流再生离子交换器顺流再生离子交换器的工作过程有运行、反洗、再生、置换、正洗运行、反洗、再生、置换、正洗运行、反洗、再生、置换、正洗运行、反洗、再生、置换、正洗等五个步骤反洗反洗反洗反洗的目的是为了松动被压实的树脂层，除去运行中截留在树脂层中的悬浮物杂质和排除碎树脂层中积存的气泡第20页，共38页，编辑于2022年，星期一6.46.4离子交换设备离子交换设备二、对流（逆流）再生
10、离子交换器二、对流（逆流）再生离子交换器二、对流（逆流）再生离子交换器二、对流（逆流）再生离子交换器在对流再生离子交换器运行（交换）时，原水水流自上而下流动；在再生时，再生液则自下而上流动，两者的流动方向相反，故称对流（逆流）对流（逆流）对流（逆流）对流（逆流）其结构与顺流再生离子交换器其结构与顺流再生离子交换器基本上相同，它与顺流再生交基本上相同，它与顺流再生交换器的最主要区别是在树脂层换器的最主要区别是在树脂层上有压脂层，并设有中间排液上有压脂层，并设有中间排液装置装置第21页，共38页，编辑于2022年，星期一6.46.4离子交换设备离子交换设备二、对流（逆流）再生离子交换器二、对流（逆
11、流）再生离子交换器二、对流（逆流）再生离子交换器二、对流（逆流）再生离子交换器对流再生离子交换器的工作过程为小反洗、再生、置换、清洗、运行、大反洗小反洗、再生、置换、清洗、运行、大反洗小反洗、再生、置换、清洗、运行、大反洗小反洗、再生、置换、清洗、运行、大反洗。由于对流再生离子交换器再生时顶压方式不同，可分为以下四种对流再生的方法。由于对流再生离子交换器再生时顶压方式不同，可分为以下四种对流再生的方法。第22页，共38页，编辑于2022年，星期一工作运行图工作运行图顺流再生图顺流再生图工作运行图工作运行图逆流再生图逆流再生图第23页，共38页，编辑于2022年，星期一6.46.4离子交换设备离
12、子交换设备三、分流再生固定床离子交换器三、分流再生固定床离子交换器三、分流再生固定床离子交换器三、分流再生固定床离子交换器分流再生固定床结构基本上和逆流再生离子交换器相似，只是将中间排液装置降低至设计的位置即可第24页，共38页，编辑于2022年，星期一6.46.4离子交换设备离子交换设备四、浮动床离子交换器四、浮动床离子交换器四、浮动床离子交换器四、浮动床离子交换器第25页，共38页，编辑于2022年，星期一6.5 6.5 离子交换树脂的再生方法离子交换树脂的再生方法n离子交换树脂的最大特点是失效后可以再生，使树脂能在较长时期内反复使用，体现出离子交换村脂利用效率高、成本低的优越性。n在离子
13、交换的整个过程中，再生这一环节具有特殊的意义。再生的进行状况不但对水质有着直接的影响，而且，对制备高纯水的运转费用也有直接影响。因此对再生过程中各技术参数和操作的研究有很重要的价值。n从化学反应上讲，再生是交换的逆过程，显而易见，树脂再生的目的，就是让失效的树脂尽可能地恢复或接近原来树脂的工作状态。第26页，共38页，编辑于2022年，星期一n树脂失效后的再生方式有多种，大致可分为静态再生和动态再生两类。n静态再生可分为体内再生和体外再生，是将树脂放在一定的容器内，用再生剂浸泡树脂，使其恢复活性的方法。n动态再生又可分为顺流再生、逆流再生、对流再生等。再生液和处理水的流向一致的称为顺流再生，流
14、向相反的称为逆流再生，再生液由上、下两端同时进入，由中部集流管流出的称为对流再生。n动态再生一般都是体内再生。第27页，共38页，编辑于2022年，星期一1 1、体内再生、体内再生n1）顺流再生再生剂在交换柱中的流向和交换工作时水的流向相同，即下向流再生，下向流通水。顺流再生时，底部树脂再生效果较差。顺流再生是一种较老的再生方式。其设备简单，容易操作，但再生剂耗量大、利用率不高、树脂再生程度低、易出现离子提前穿透现象、处理水的水质不好。第28页，共38页，编辑于2022年，星期一1 1、体内再生、体内再生n2）逆流再生逆流再生时再生剂自下向上流经交换柱树脂层，交换工作时水自上向下通过交换柱。逆
15、流再生优点：设备内推动力比较均匀，树脂再生程度比较完全，能获得较高的再生度，与顺流式相比，显著提高工作交换容量，再生剂用量较少，整个树脂失效才出现离子穿透现象。逆流再生的关键是保证树脂层不因再生剂的流动而发生混合乱层现象，因而必须控制再生剂流速。设备和操作相对顺流式较为复杂，造价也高。逆流再生应用非常广泛。第29页，共38页，编辑于2022年，星期一1 1、体内再生、体内再生n3）复床逆流再生在阳树脂交换工作中，原水先自上通过交换柱上层的交换容量大的弱型阳树脂，再通过交换柱下部的强型阳树脂；再生时，再生剂（如HCl）自下进入交换柱首先再生强型阳树脂，再流经上部再生交换容量大、容易再生的弱型阳树
16、脂。对阴树脂的再生过程与阳树脂相同，只是再生剂为NaOH。这种再生方式比前面的逆流再生方式更能节约再生剂的用量，树脂再生程度也好。n4）混床再生混床系统的再生一般可分为分步再生和对流再生两种方式。分步再生先将失效树脂用水或盐水反洗，使阴、阳树脂分层（阴树脂在上，阳树脂在下）；再生阴树脂时，NaOH从顶部引入，再生废液从阴、阳树脂的分界面的排液管引出；HCl从底部通入再生阳树脂，废液同样从分界面的排液管排出；分步再生时为了防止再生剂的“交叉污染”，需同时通入纯水。第30页，共38页，编辑于2022年，星期一 对流再生是在树脂分层后，从床层的上下同时引入碱和酸再生液对树脂进行再生，这种方式节约再生
17、时间，但会消耗较多的再生液。再生完成后从上、下两端同时通入纯水清洗树脂，然后用压缩空气搅拌树脂使其混匀。第31页，共38页，编辑于2022年，星期一n混床再生时，要严格控制再生酸、碱的用量和流速，否则会造成分界面附近的两种树脂的交叉污染。在用纯水清洗树脂时，当阴树脂层的pH=8，阳树脂层的pH=5时，就可以停止冲洗，进行搅拌混合，不需要冲至中性。第32页，共38页，编辑于2022年，星期一2 2、体外再生、体外再生n体外再生就是将树脂移入个容器中，用HCl，NaOH再生。小型交换住（直径200mm以下）一般采用体外再生，其优点是再生较充分，缺点是易损耗树脂、易污染。第33页，共38页，编辑于2
18、022年，星期一6.6 6.6 影响树脂再生的因素影响树脂再生的因素n1、再生剂的选择再生剂的种类和质量直接影响到树脂的再生效果和处理水的质量。一般来说，阳树脂的再生用HCl最好，因为HCl氧化能力很弱，不会破坏树脂结构和氧化树脂，且从树脂上解析下来的离子大多形成可溶的氯化物，便于清洗，减少了对树脂的污染。如用硫酸作再生剂，解析下来的离子可能形成微溶性的钙、镁等硫酸盐沉淀，堵塞孔道降低树脂的交换容量。但由于硫酸的价格非常便宜，工业上也常用不超过5%浓度的稀硫酸溶液作为再生剂。硝酸由于其强氧化性，即使很稀也能使树脂氧化，破坏树脂的结构，影响其寿命，一般不用。阴树脂的再生一般用NaOH作为再生剂。
19、用NaOH再生时，不仅阴树脂的再生度高，而且去除硅的能力也强。从经济上考虑，对交换容量大、再生较容易的弱碱性阴树脂，也可用Na2CO3或NH3H2O作再生剂，但其对强型树脂没有多大作用。再生剂的质量也是影响再生效果的重要因素。如用工业级NaCl再生阳树脂，由于其杂质含量高，尤其铁含量高，不但会降低再生效果，而且会引起树脂的铁中毒。第34页，共38页，编辑于2022年，星期一2 2、再生剂的用量、再生剂的用量n一般来说，提高再生剂用量有助于树脂的再生程度的提高，增加树脂的工作交换容量。但若无限制地增加再生剂用量，不仅经济上难以承受，而且当再生剂用量达到一定值时，再生程度的提高不再明显。再生剂用量
20、与再生程度的关系图见下图。n实践表明，顺流式Na型树脂，n再生剂用量一般为理论值的n23.5倍，强酸性H型树脂为n理论值的25倍；弱性树脂n，其再生剂用量略大于理论n用量即可。第35页，共38页，编辑于2022年，星期一3 3、再生剂浓度、再生剂浓度n再生剂用量一定时，适当增加再生剂浓度，可提高再生程度。但当浓度达到一定值时，交换容量达到最高值，此时再增加浓度，交换容量反而下降。原因是由于高浓度的再生剂使再生反应不均衡，引起树脂交换基团受到过分压缩，造成树脂破碎，这样树脂的交换容量反而下降了。n实际生产中，应根据不同情况通过试验确定最佳再生剂浓度。一般来说Na型树脂用NaCl再生时采用5%10%，H2SO4再生时，1%2%。第36页，共38页，编辑于2022年，星期一4 4、再生剂流速、再生剂流速n再生剂流速的大小反映了再生剂和树脂的接触时间的长短，一般来说，流速低，接触时间长，再生反应充分，树脂的再生程度高。但树脂再生过程的离子交换反应取决于离子的扩散速度，适当加快再生剂流速可增大离子的扩散，但流速过大则会导致树脂和再生剂接触时间不够，交换反应不充分，再生程度降低。n实际工作中，应根据具体情况适当选择流速，一般以48m/h为宜。一般阳床再生流速比阴床要大。第37页，共38页，编辑于2022年，星期一Thanks!第38页，共38页，编辑于2022年，星期一