水质工程学-离子交换ppt课件.ppt

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1、WaterQualityEngineering水质工程学给水工程第八章离子交换环境与市政工程系给水排水工程教研室天津城市建设学院第8章离子交换8.1离子交换树脂的结构、分类、命名8.2离子交换树脂的性质8.3离子交换反应8.4离子交换装置8.5离子交换的应用8.1离子交换树脂的结构、分类、命名-结构结构离子交换树脂空间网状结构骨架（母体）活性基团（附属在骨架上）固定离子：不能自由移动活动离子可交换可在一定范围内自由移动8.1离子交换树脂的结构、分类、命名-结构聚苯乙烯型阳离子交换树脂的示意图8.1

2、离子交换树脂的结构、分类、命名-结构不同物理结构离子交换树脂的模型8.1离子交换树脂的结构、分类、命名-分类离子交换树脂的类型结构特征单体种类活性基团性质（交换基或官能团）大孔等孔凝胶型苯乙烯系酚醛系丙烯酸系阳离子交换树脂阴离子交换树脂弱酸性强酸性弱碱性强碱性8.1离子交换树脂的结构、分类、命名-命名离子交换树脂的全名分类名称骨架（或基团名称）基本名称离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品分类；第二位数字代表骨架结构；第三位数字为顺序号，用于区别离子交换树脂树脂中基团、交联剂、

3、致孔剂等的不同，由各生产厂自行掌握和制定。对凝胶型离子交换树脂，往往在型号后面用“×”和一个阿拉伯树脂相连，以表示树脂的交联度（质量百分数），而对大孔型树脂，则在型号前冠以字母“D”。8.1离子交换树脂的结构、分类、命名-命名各类离子交换树脂的具体编号为：001—099强酸型阳离子交换树脂100—199弱酸型阳离子交换树脂200—299强碱型阴离子交换树脂300—399弱碱型阴离子交换树脂400—499螯合型离子交换树脂500—599两性型离子交换树脂600—699氧化还原型离子交换树脂8.1离子

4、交换树脂的结构、分类、命名-命名001x78.1离子交换树脂的结构、分类、命名-命名D1138.1离子交换树脂的结构、分类、命名-命名D1138.2离子交换树脂的性质—物理性质1.外观粒径0.3～1.2mm乳白、淡黄、棕褐色等不透明或半透明球状颗粒2.粒度粒度大，交换速度慢；粒度小，树脂的交还能力大3.交联度以7~10%为宜8.2离子交换树脂的性质—物理性质4.含水率树脂的含水率以每克树脂（在水中充分膨胀）所含水分的百分比（约50%）5.溶胀性和转型体积改变率干树脂+水→湿树脂体积胀大——绝对溶胀

5、度6.密度8.2离子交换树脂的性质—化学性质1.有效PH值范围由于树脂活性基团分为强酸、强碱、弱酸、弱碱性，水的pH值势必对其交换容量产生影响。表各种类型树脂有效pH值范围树脂类型强酸性弱酸性强碱性弱碱性有效pH值范围1~145~141~120~78.2离子交换树脂的性质—化学性质2.选择性常温低浓度水溶液中强碱性阴树脂：PO43—＞SO42—＞NO3—＞Cl—＞OH—＞F—＞HCO3—＞HSIO3—强酸性阳树脂：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞H+＞Li+弱酸性阳树脂：H+

6、＞Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+＞Li+弱碱性阴树脂：OH—＞PO43—＞SO42—＞NO3—＞Cl—＞OH—＞F—＞HCO3—＞HSIO3—8.2离子交换树脂的性质—化学性质3.离子交换树脂的交换容量1）全交换容量一定量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总量，代表交换能力的大小。2）工作交换容量在一定的工作条件以及水质条件下，一个固定周期中单位体积树脂实现的离子交换容量。8.3离子交换反应—离子交换平衡一阶对一阶离子交换反应通式二阶对一阶离子交换反应通式8.3离子交换反应

7、—离子交换速度离子交换过程示意图8.3离子交换反应—离子交换速度膜扩散和孔道扩散何者影响最大？何者为控制步？(1)浓度浓度大于0.1mol/l时，孔道扩散为控制步。浓度小于0.003mol/l时，膜扩散成为控制步。介于中间则取决于具体情况。(2)流速或搅拌速率大，则水膜薄．膜扩散快。但孔隙扩散基本不受影响。(3)树脂粒径膜扩散，速度与粒径成反比。孔道扩散，速度与粒径２次方成反比。(4)交联度：交联度对于孔道扩散影响比对膜扩散显著。8.4离子交换装置移动床固定床（应用最广泛）(1)按水和再生液的流动

8、方向顺流再生逆流再生分流再生(2)按交换器内树脂的状态单层床双层床双室双层床混合床(4)按设备功能：阳离子交换器阴离子交换器混合离子交换器8.4离子交换装置顺流再生特点：⑴上部再生程度高，下部差，越是下部越差⑵再生剂耗量大，2～3倍理论值时，效果仍不理想⑶出水剩余硬度高⑷交换器失效早，降低工作效率，工作交换容量降低⑸适合于硬度较低的场合逆流再生特点：⑴再生效果好，耗量可降低20%以上⑵出水水质明显提高⑶原水水质适应范围扩大，对硬度较高原水仍能保证出水水质⑷再生废液中再生剂有效浓度低