《离子交换与吸附》PPT课件

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1、§3.5.1概述离子交换设备分类:按其结构类型，可分为罐式、塔式与槽式三类;按其操作方式分为间歇式，周期式与连续式;按树脂与溶液的接触方式分为固定床、流化床与移动床三类。对离子交换设备的基本要求是：（1）树脂与溶液应接触良好;（2）树脂在柱内停留时间要长，溶液在柱内停留时间在保证吸附率前提下应尽量短;（3）树脂相与溶液相容易分离;（4）尽量减少或避免树脂的磨损与破碎。§3.5离子交换设备§3.5.2典型离子交换设备§3.5.2.1固定床固定床是工程上使用最为普遍的一类离子交换设备优点结构简单，操作方便，树脂磨损少,适应于澄清料液的交换,操作费用也低。缺点管线复杂

2、，阀门多，不适合悬浮物较多的料液.树脂利用率低,投资费用高。§3.5.2.2移动床1)希金斯连续离子交换设备2)阿沙希连续离子交换设备§3.5.2.2流化床1.塔式流化床2.槽式流化床§5.3离子交换设备的计算仅讨论固定床设备计算:（1）计算参数体流速：（W）液相体积流量（m3/h）线流速：（u）液相单位时间移动距离（m/h、cm/s）固液两相接触时间(τ)：又称空床接触时间(EBCT)，空间时间或液相停留时间。τ=VR－床层中的树脂体积（m3）W－液相体积流量m3/h空间速度（SV）:指单位时间，单位床容积所处理的料量，或者说单位时间处理的料液体积是床层容积的

3、若干倍，故也称为设备负荷。(2)固定床离子交换设备的放大A：按设备几何形状相似原则放大保持小设备与大设备的SV值相等，即两者有相同的接触时间，在维持大设备与小设备有相同几何形状，相同高径比（H／D）的条件下，进行放大计算.B：按操作流速相等的原则放大按此原则放大时，应使大设备与小设备有相同的床层高度H，只是放大床层直径。因为u与H有相同的数值，表明大、小设备具有相同的接触时间。§3.6树脂中毒及树脂选择§3.6.1树脂中毒及处理某些离子或分子不可逆地被树脂吸附，采用通常的方法不能将其解吸下来而逐渐地在树脂上积累，使树脂容量显著下降的现象称为离子交换树脂中毒。化学

4、中毒物理中毒化学中毒通常指的是树脂的交换基团被具有亲和力很强的离子牢固地占据，用简单的解吸方法不能解吸的现象。物理中毒或机械中毒是指某种物质吸附于树脂表面或沉积于树脂孔道中，从而阻碍离子交换的进行。实际情况可能两种原因兼而有之。有些毒物采用特殊洗脱技术可将其从树脂上除掉，称之为暂时性毒物，这种现象称为暂时中毒；相反，有些毒物除非破坏树脂，否则就不能除掉，称之为永久性毒物，这种现象称之为永久性中毒。树脂中毒对生产所造成的影响，可大致归纳为：（i）离子交换树脂性能恶化，操作容量下降；（ii）设备周转紧张或产量下降；（iii）产品质量下降；（iv）操作和设备复杂化。§

5、3.6.1.1硅与钙中毒硅在酸性浸出液中可以低聚合体硅，胶体硅，悬浮体等形式存在。低聚合体硅是造成硅中毒的毒物。解决硅中毒的措施有：（i）尽量减少吸附液中的硅酸含量，包括从浸出液中添加铝盐除硅。（ii）不同树脂对硅的吸附能力不一样，因此应选择尽可能吸附硅少的树脂。（iii）采用连续逆流交换设备，以减少树脂与溶液相的接触时间。（iv）用洗脱剂洗硅。§3.6.1.2铁矾中毒矿石的硫酸浸出液中，存在一定数量的铁离子与钠、钾离子，在合适的条件下，它们有可能生成组成为AFe3(SO4)2(OH)6的铁矾，其中A表示K、Na等离子。在离子交换过程中，铁钒在树脂表面聚集、沉淀

6、，最后形成相当牢固的包壳，将树脂包于其中。严重时树脂床中有严重结块现象，由于铁矾的包裹，使树脂丧失交换性能，称之为铁矾中毒。§3.6.1.3连多硫酸盐中毒连多硫酸盐属于化学通式为SxO62-的一族多硫代化合物，其中x＝2～6。连多硫酸盐一般产生于含硫矿石的浸出过程。碱性浸出时生成碱金属硫化物，它可被迅速氧化成连多硫酸盐甚至硫酸盐。酸性浸出时有可能生成硫代硫酸盐，它在强氧化剂存在条件下可能转化成连多硫酸盐。如苛性碱，硫化物，亚硫酸盐。它们都可作为连多硫酸盐的解吸剂。用氢氧化物解吸时，发生下列反应：连三硫酸盐对树脂的亲合力较小，所以可从树脂上洗下，进一步再用NaCl

7、溶液洗脱，可将树脂上残留的连三硫酸盐与硫代硫酸盐解吸下来。另一种解毒方法是用浓HNO3洗涤树脂，浓HNO3可使连多硫酸盐分解。硝酸量不足时，则会折出硫§3.6.1.4有机物中毒离子交换树脂吸附有机物现象，在中性和碱性介质中很普遍，酸性介质中次之。至于能否发生树脂中毒，则视有机物存在条件和在树脂上积累的速率而定。浸出液中有机物来源于矿石本身所含有机物质如页岩、地沥青；或者各种生物，微生物残骸及其演变产物；或者来源于工艺用水，工艺漏油，木材碎屑等工艺过程带入的有机物。减少有机物的吸附可采用如下措施:（i）采用活性碳或多孔吸附树脂，预先吸附有机物的预处理措施。（ii）

8、选择凝胶树脂进行交换作业