水处理微生物.ppt

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1、第11章离子交换借助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。主要用于：水处理（软化和纯化）；溶液（如糖液）的精制和脱色；矿物浸出液中提取铀和稀有金属；发酵液中提取抗生素及从工业废水中回收贵金属等水的硬度软化的主要方法：（1）加热法（暂时硬度）（2）药剂软化法（溶度积原理）（3）离子交换法离子交换树脂由网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的多个活性基因所构成的不溶性高分子化合物。水的软化过程中，离子交换反应是阳离子交换树脂上的可交换离子（Na+或H+）与水中钙、镁离子间的交换过程：等当量交换与可逆反应

2、交换与再生。树脂失效后再生：树脂上吸附的钙、镁离子置换出来，代之以新的可交换离子。离子交换基本原理离子交换树脂的类型及命名2．分类2）结构3．磺化煤：兼有强酸性和弱酸性两种活性基团的阳离子交换剂命名：离子交换树脂的基本性能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．交联度：以7~10%为宜。交联度越大，树脂的孔隙率越小，密度越大，交换能力越小离子交换树脂的基本性能3．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%）树脂的含水率相应地反映了树脂网架中的孔隙率4．溶胀性干树脂+水→湿树脂体积

3、胀大绝对溶胀度溶胀是由于活性基团因遇水而电离出的离子起水合作用生成水合离子，使交联网孔胀大。由于水合离子半径随不同离子而异，因而溶胀后体积不同5．密度用于计算树脂层的反冲洗强度、膨胀率，确定再生时加酸量和加碱量。用于计算离子交换柱内湿树脂的装填量6.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。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1~145~141~120~7离子交换平衡选择系数大于1，说明该树脂对B+的亲合力大与对A+的亲合力，即有利于进行离子交换反应。一般

4、常温低浓度下：①原子价、电荷数越大的离子，对树脂的亲和力越大；②对相同价数的离子，原子序数越大，水合离子的半径越小，亲和力越大。但高浓度下，浓度起决定作用。按选择性和离子浓度考虑，交换反应存在以下情况：①K＞1，即水中离子亲和力大于树脂中离子亲和力，且水中离子浓度较大，此时对交换都有利，进行换型。例如H树脂转换为Na树脂。②K＞1，水中离子浓度不大，则为软化或除盐。③K＜1，水中离子亲和力小于树脂中离子亲和力，但水中离子浓度较大，此时可进行再生。例如用NaCl再生吸附饱和的Ca树脂。离子交换速度离子交换可分为五个步骤影响因素①交联度：交联度越大

5、，孔隙越小，孔隙扩散慢，则孔隙扩散起控制作用。②水中离子浓度：＞0.1mol/L时，膜扩散很快，孔隙扩散为控制因素；＜0.003mol/L时，膜扩散很慢，膜扩散为控制因素。③水流速度v：v越大，水膜层越薄，膜扩散越快。v不影响孔隙扩散。④树脂颗粒尺寸：颗粒越小，表面积越大，孔隙通道越短，对膜扩散、孔隙扩散均有利。⑤水温t：水温越高，扩散越快。树脂的再生再生液与水流方向相同1．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

6、较低的场合2．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⑸工作交换容量提高⑹操作较复杂从而使底部再生效果好及剂量低等3．移动床：再生液向下流，水流向上流的方式适用：处理水量稳定，且不间断运行离子交换软化方法与系统1．Na＋离子交换软化法2．H＋离子交换软化法3．H－Na串联及并联：⑴并联：离子交换树脂的交换容量1．交换容量：1）全交换容量（1）定义：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）测定方法：滴定测定

7、与理论上计算离子交换软化设备及其计算（以H型树脂与含钠盐进行交换为例，即能降低钠的泄漏）逆流再生操作步骤：⑴小反洗⑵放水⑶顶压⑷进再生液⑸逆向冲洗（软化水，流速5～7m/h）⑹正洗逆流再生要用软化水清洗，否则底层已再生好的树脂在清洗过程中又被消耗，导致出水质量下降，失去了逆流再生的特点。逆流再生固定床的再生剂耗量与再生液浓度再生剂耗量(g/mol)浓度(%)NaCl80～1005～8HCl50～551.5～3NaOH55～651～3钠离子交换器顺流、逆流再生盐耗量和出水水质盐耗量(g/mol)出水硬度c（1/2Ca2+）umol/L顺流逆流节约

8、（%）逆流再生盐比耗顺流逆流A厂109.586.720.81.55~100B厂109.68819.71.54~62C厂12474.6401.310~1