离子交换除盐简介.ppt

《离子交换除盐简介.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、离子交换除盐简介——焦莉离子交换：借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。离子交换除盐即用离子交换技术将溶液中的盐离子通过交换除去。特点与应用：离子交换操作的过程和设备，与吸附基本相同，但离子交换的选择性较高，更适用于高纯度的分离和净化。目离子交换主要用于水处理(软化和纯化)可以单纯用于离子交换设备如阴、阳床，混床，也可作为净水设备的功能之一如其在EDI除盐设备中的重要作用；溶液（如

2、糖液）的精制和脱色；从矿物浸出液中提取铀和稀有金属；从发酵液中提取抗生素以及从工业废水中回收贵金属等。离子交换过程离子交换树脂离子交换功与过离子交换器运行过程离子交换原理最常见的离子交换剂无机有机天然合成合成树脂碳质天然沸石，海绿砂人造沸石，人造硅铝酸钠磺化煤离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂是一种不溶于水的高分子化合物，外观上为直径为0.3-1.2mm的淡黄色或者咖啡色小球，微观上为立体网状结构的骨架，骨架上连接着交换基团。阳离子交换树脂：交换基团能解离出阳离子的，如能解离出H+的，缩写：RH（

3、强酸性或弱酸性）阴离子交换树脂：交换基团能解离的离子是阴离子型的，如能解离出OH-的，缩写：ROH（强碱性或弱碱性）溶胀性：树脂由干态变湿态体积会发生变化机械强度：良好的机械抗压缩性和很低的脆性耐热性：依种类而不同，一般RH：100℃左右；ROH：60~80℃交换容量：单位体积或质量的树脂可交换离子的量，用mmol/g表示弱酸性：H+>Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>≈Na+>Li+离子交换原理选择性强酸性：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>≈Na+>H+>Li+强碱性：S

4、O42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO3-＞HSiO3-弱碱性：OH-＞SO42-＞NO-＞Cl-＞HCO3-在生产中RH的再生液通常用4~5%的盐酸或者1~2%的硫酸，ROH的再生液通常用3~4%的氢氧化钠。离子交换过程对于通过离子交换法进行化学除盐化学除盐的反应主要包括两大步骤，即：除盐反应和再生反应。（前面已经提到）1.除盐反应ABCD(a)含有NaCl的溶液缓缓从上自下流经树脂层，Na+受限于表层树脂中的H+进行交换，水中一部分Na+转入树脂中，树脂中的一部分H+转入水中；当水继续

5、向下流动时，这种交换继续进行，因此水中的Na+不断减少，H+不断增加；在流经过一段距离后，水中原有的Na+全部交换成H+，之后继续向下流的水及其流过的树脂不会再发生变化，交换器中的出水全部为H+，而Na+含量等于0。离子交换过程1.除盐反应ABCD（b)随着水不断流过，上部进水端树脂很快全部转化为RNa,故失去了继续交换能力，交换进入下一层。这时在树脂中形成3个层区，如b图所示，上部AB层为失效层，树脂全部变成RNa，中部BC层为工作层，在这一层中从上到下RNa逐渐减少至0，下部CD层为未工作层，树

6、脂仍然为RH，水通过这一层时水质不发生任何变化。天然水中常含有Ca2+、Mg2+、Na+等多种阳离子及其他多种阴离子，因此离子交换并非这么简单。但是从上自下被吸着的离子按照该离子选择性顺序在树脂层中依次排布，最上部是选择性最大的离子，最下部是选择性最小的离子，各种离子的选择性差异越大则在树脂层中的分层就越明显，故当下部出水中含有选择性最小的离子时说明离子交换达到终点且离子树脂已经除盐完毕，全部失效。离子交换过程2.再生反应树脂失去继续交换水中离子的能力时称为失效，通常交换器运行至欲出去离子开始泄露即

7、认为失效。失效树脂需再生才能恢复交换能力，恢复树脂的交换能力称为再生。再生所用的化学药剂称为再生剂，阴离子树脂的再生剂一般用NaOH等，阳离子树脂再生剂一般选用HCl或者H2SO4。因为离子交换反应是可逆的，故树脂运行所吸着的离子完全有可能由再生剂中带同类电荷的离子取代。但是实际上，再生反应只能进行到平衡状态，只用理论量的再生剂是不能使树脂的交换容量完全恢复的，因此再生剂的用量通常超过理论量。离子交换器的运行过程离子交换器种类复床是指把装有阳离子交换树脂的离子交换器与装有阴离子交换树脂的离子交换器先

8、后串联起来使用以达到同时除去电解质溶液中的阳离子与阴离子或两种以上不同物质的目的交换器。混床是指将阴阳离子交换树脂按一定比例混合后放在同一个交换器内所组成离子交换系统。通过复床可将水中的种矿物盐基本除去。为了获取较好的除盐效果，阳床内装载强酸阳离子交换树脂，阴床一般内装载强碱阴离子交换树脂。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。离子交换器运行过程一个完整的离子交换除盐系统运行周期包括：除盐、反洗、再生、正洗4步。除盐：经RH除去金属离子的水再经过ROH树脂层依