第九章软化除盐2008_133105609.pdf

1第九章1第九章 软化与除盐第九章 软化与除盐（Softening and salt removal）第九章2第第1节 概述第节 概述第2节 药剂软化法第节 药剂软化法第3节 离子交换基本原理第节 离子交换基本原理第4节 离子交换软化第节 离子交换软化第5节 离子交换除盐第节 离子交换除盐第6节 离子交换处理工业废水节 离子交换处理工业废水本章内容本章内容第九章3一、离子交换去除二、水中主要溶解杂质三、硬度单位四、水的纯度一、离子交换去除二、水中主要溶解杂质三、硬度单位四、水的纯度第1节 概述第1节 概述第九章4一、水中主要溶解杂质一、水中主要溶解杂质离子：离子：Ca2+,Mg2+,Na+(K+)HCO3-,SO42-,Cl-一般一般Fe2+,SiO32-含量较少。气体：含量较少。气体：CO2,O2总硬度：总硬度：Ca2+,Mg2+碳酸盐硬度（碳酸盐硬度（carbonate hardness、暂时硬度）非碳酸盐硬度（、暂时硬度）非碳酸盐硬度（noncarbonate hardness）含盐量：阳阴）含盐量：阳阴第1节 概述第1节 概述第九章5软化：降低硬度除碱：软化：降低硬度除碱：HCO3（锅炉给水、碱度太高，会汽水共沸）除盐：降低含盐量（锅炉给水、碱度太高，会汽水共沸）除盐：降低含盐量第1节 概述第1节 概述第九章6二、硬度单位二、硬度单位当量浓度：当量浓度：meq/L度（我国用德国度）度（我国用德国度）:德国度德国度10 mg CaO/L 美国度美国度1 mg CaCO3/L物质的量浓度物质的量浓度(mol/L):c基本单元的表示方法：基本单元的表示方法：Ca2+,1/2Ca2+第1节 概述第1节 概述2第九章7三、水的纯度三、水的纯度以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆 厘米）淡化水：高含盐量水经局部处理脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆 厘米）淡化水：高含盐量水经局部处理脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量15mg/L纯水：亦称去离子水，含盐量纯水：亦称去离子水，含盐量1mg/L高纯水：含盐量高纯水：含盐量硬度，还应去除多余的硬度，还应去除多余的HCO3若水中存在若水中存在Fe离子，也要消耗离子，也要消耗Ca(OH)2第2节 药剂软化化第2节 药剂软化化第九章12所以，石灰投加量：所以，石灰投加量：CaO=CO2+Ca(HCO3)2+2Mg(HCO3)2+Fe+aa：CaO过剩量，一般为过剩量，一般为0.10.2 mmol/L经石灰处理，水的剩余碳酸盐硬度可降低到经石灰处理，水的剩余碳酸盐硬度可降低到0.250.5mmol/L，碱度降低到，碱度降低到0.81.2mmol/L为尽量降低碳酸盐硬度，石灰混凝沉淀可以同时进行。注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度及降低水中的碱度。为尽量降低碳酸盐硬度，石灰混凝沉淀可以同时进行。注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度及降低水中的碱度。第2节 药剂软化化第2节 药剂软化化3第九章13二、石灰纯碱法去除碳酸盐和非碳酸盐硬度二、石灰纯碱法去除碳酸盐和非碳酸盐硬度CaSO4+Na2CO3 CaCO3+Na2SO4MgSO4+Na2CO3 MgCO3+Na2SO4MgCO3+Ca(OH)2 CaCO3+Mg(OH)2但纯碱太贵，此法一般不用。但纯碱太贵，此法一般不用。第2节 药剂软化化第2节 药剂软化化第九章14一、离子交换树脂二、离子交换平衡三、离子交换速度一、离子交换树脂二、离子交换平衡三、离子交换速度第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章15一、离子交换树脂一、离子交换树脂1结构结构母体（骨架）：高分子化合物和交联剂经聚合反应而生成的共聚物根据组成母体的单体材料：苯乙烯（最广泛）、丙烯酸、酚醛系列母体（骨架）：高分子化合物和交联剂经聚合反应而生成的共聚物根据组成母体的单体材料：苯乙烯（最广泛）、丙烯酸、酚醛系列活性基团：遇水电离，称为固定部分和活动部分，具有交换性（可交换离子）活性基团：遇水电离，称为固定部分和活动部分，具有交换性（可交换离子）第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章16如聚苯乙烯磺化 磺酸基团（如聚苯乙烯磺化 磺酸基团（SO3H）一种强酸性阳离子树脂）一种强酸性阳离子树脂微孔形态：凝胶型、大孔型、等孔型等微孔形态：凝胶型、大孔型、等孔型等CHSO3HCH2n 第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章172命名命名全名称：（分类名称）（骨架名称）（基本名称）如强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂全名称：（分类名称）（骨架名称）（基本名称）如强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂为了区别同一类树脂产品，有时用数字区分。为了区别同一类树脂产品，有时用数字区分。第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章183主要性能指标主要性能指标(1)密度：湿真密度：湿树脂质量密度：湿真密度：湿树脂质量/树脂颗粒本身所占体积（不包括颗粒之间的空隙）树脂颗粒本身所占体积（不包括颗粒之间的空隙）用于确定反冲洗强度，混合床的分层湿视密度：湿树脂质量用于确定反冲洗强度，混合床的分层湿视密度：湿树脂质量/树脂堆积体积树脂堆积体积计算树脂用量计算树脂用量第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理4第九章19(2)交换容量：是树脂最重要的性能，表示树脂交换能力的大小。以体积和重量两种表示方式。全交换容量：可用滴定法测定或从理论上计算分子量交换容量：是树脂最重要的性能，表示树脂交换能力的大小。以体积和重量两种表示方式。全交换容量：可用滴定法测定或从理论上计算分子量184.2,184.2g树脂中含有树脂中含有1g可交换离子可交换离子H+。扣去交联剂所占份量（。扣去交联剂所占份量（8%)，全交换容量为，全交换容量为4.99mmol/g。CHSO3HCH2n 第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章20?不论那种树脂，可交换离子均为不论那种树脂，可交换离子均为1价离子价离子?而水中被交换离子一般而水中被交换离子一般1价或价或2价离子价离子?全树脂交换容量定义：树脂所能交换的离子的物质的量全树脂交换容量定义：树脂所能交换的离子的物质的量nB除以树脂体积或质量除以树脂体积或质量m?qv=nB/V(mmol/L)或或qm=nB/m(mmol/g)?B：可交换离子的基本单元，等于离子式除以电荷数，即以当量粒子为基本单元。：可交换离子的基本单元，等于离子式除以电荷数，即以当量粒子为基本单元。?工作交换容量：实际工作条件下，全的工作交换容量：实际工作条件下，全的60%70%第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章21(3)离子交换树脂的选择性与水中离子种类、树脂交换基团的性能有很大关系，同时也受离子浓度和温度的影响。离子交换树脂的选择性与水中离子种类、树脂交换基团的性能有很大关系，同时也受离子浓度和温度的影响。离子电荷愈多，愈易被交换离子电荷愈多，愈易被交换原子序数愈大，即水合半径愈小，愈易被交换原子序数愈大，即水合半径愈小，愈易被交换Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+Li+SO42-NO3-Cl-HCO3-HSiO3-H和和OH的交换选择性与树脂交换基团酸、碱性的强弱有关。对于强酸阳树脂：的交换选择性与树脂交换基团酸、碱性的强弱有关。对于强酸阳树脂：H+Li+而对于弱酸阳树脂：而对于弱酸阳树脂：H+Fe3+第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章22二、离子交换平衡离子交换是一种可逆反应，存在交换平衡。二、离子交换平衡离子交换是一种可逆反应，存在交换平衡。R-A+B+R-B+A+离子交换选择系数为：离子交换选择系数为：KAB=R-B+A+/R-A+B+该值该值1，有利于交换反应的进行。，有利于交换反应的进行。?第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章23经推导：经推导：0000/1/1/ccccKqqqqBA=+q0：树脂全交换容量，：树脂全交换容量，mmol/L；q：树脂中：树脂中B+离子浓度离子浓度,mmol/L；c0：溶液中两种交换离子的总浓度，：溶液中两种交换离子的总浓度，mmol/L；c：溶液中：溶液中B+离子浓度，离子浓度，mmol/L第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章24二价对一价的离子交换反应离子交换选择系数：二价对一价的离子交换反应离子交换选择系数：200002200)/1(/)/1(/cccccqKqqqqBA=+222222+=BARABRKBA改写成：改写成：第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理5第九章25离子交换树脂的选择系数可用于：计算泄漏量、极限工作交换容量、再生度极限值离子交换树脂的选择系数可用于：计算泄漏量、极限工作交换容量、再生度极限值一价对一价离子交换平衡曲线二价对一价离子交换平衡曲线一价对一价离子交换平衡曲线二价对一价离子交换平衡曲线第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章26三、离子交换速度三、离子交换速度1.边界水膜内的迁移边界水膜内的迁移2.交联网孔内的扩散交联网孔内的扩散3.离子交换（反应快）离子交换（反应快）4.交联网内的扩散交联网内的扩散5.边界水膜内的迁移边界水膜内的迁移离子交换速度通常由膜扩散或孔道扩散所控制。离子交换速度通常由膜扩散或孔道扩散所控制。第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章27离子交换速度的影响因素：离子交换速度的影响因素：溶液浓度：影响扩散过程的重要因素浓度大膜扩散快，孔道扩散为控制步骤溶液浓度：影响扩散过程的重要因素浓度大膜扩散快，孔道扩散为控制步骤流速或搅拌速度：主要影响膜扩散，流速或搅拌速度：主要影响膜扩散，孔道扩散基本不受孔道扩散基本不受影响。影响。树脂粒径：对于膜扩散，离子交换速度与粒径成反比树脂粒径：对于膜扩散，离子交换速度与粒径成反比；对于孔道扩散，离子交换速度与粒径二次方成反比。对于孔道扩散，离子交换速度与粒径二次方成反比。交联度：对孔道扩散的影响更大交联度：对孔道扩散的影响更大第3节 离子交换基本原理第3节 离子交换基本原理第九章28第3节 离子交换基本原理本节思考题第3节 离子交换基本原理本节思考题(1)离子交换树脂的结构和作用原理是什么？(2)什么是离子交换树脂的工作容量？与全交换容量有何关系？受什么因素的影响？(3)离子交换选择系数是如何定义的？物理意义是什么？(4)离子交换速度受什么因素影响？第九章29一、阳离子交换树脂特性二、离子交换软化系统三、固定床离子交换软化设备一、阳离子交换树脂特性二、离子交换软化系统三、固定床离子交换软化设备第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章30一、阳离子交换树脂特性一、阳离子交换树脂特性分强酸和弱酸，强酸主要有分强酸和弱酸，强酸主要有RNa 和和RH。1RNa2RNa+Ca(HCO3)2 R2Ca+2NaHCO32RNa+CaSO4 R2Ca+Na2SO4特点：去除碳酸盐和非碳酸盐硬度，总含盐量（阳离子总重量）有所变化，但碱度不变。特点：去除碳酸盐和非碳酸盐硬度，总含盐量（阳离子总重量）有所变化，但碱度不变。第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化6第九章31Na离子交换软化法示意图离子交换软化法示意图第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化Na2SO4第九章322RH碳酸盐硬度：生成碳酸盐硬度：生成CO2、H2O同时去除碱度。同时去除碱度。2RH+Ca(HCO3)2 R2Ca+2CO2+2H2O非碳酸盐硬度：生成非碳酸盐硬度：生成H2SO4，HCl 出水酸性出水酸性2RH+CaCl2 R2Ca+2HCl 对于对于Na+：RH+NaCl RNa+HCl-产生钠型树脂，但不起软化作用产生钠型树脂，但不起软化作用第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章33Na+泄漏硬度泄漏泄漏硬度泄漏氢离子交换出水水质变化的全过程氢离子交换出水水质变化的全过程第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章34开始时出水呈酸性。开始时出水呈酸性。Na开始泄漏时，出水酸度急剧下降。开始泄漏时，出水酸度急剧下降。之后，之后，RH交换转变为交换转变为RNa型运行模式，对型运行模式，对Ca和和Mg仍有交换能力。出水仍有交换能力。出水Na离子逐渐超过原水中浓度呈碱性。离子逐渐超过原水中浓度呈碱性。然后硬度离子开始泄漏然后硬度离子开始泄漏出水中离子泄漏顺序为：出水中离子泄漏顺序为：H、Na、Mg2、Ca2失效点控制：脱碱，以失效点控制：脱碱，以Na泄漏为准软化，以硬度离子泄漏为准。泄漏为准软化，以硬度离子泄漏为准。第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章353弱酸型弱酸型RCOOH（目前应用广的主要是丙烯酸型）（目前应用广的主要是丙烯酸型）CHCHCH2CHCH2COOHCH2CHCH2COOH.第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章36由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度2RCOOH+Ca(HCO3)2(RCOO)2Ca+2H2O+CO2但交换容量大（活性基团多），比强酸型高一倍。但交换容量大（活性基团多），比强酸型高一倍。再生容易。再生容易。第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化7第九章37二、离子交换软化系统二、离子交换软化系统1RNa 系统原水碱度低（因为系统原水碱度低（因为RNa不能去除碱度），不要求降低碱度的情况。可采用一级或二级串联。不能去除碱度），不要求降低碱度的情况。可采用一级或二级串联。第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章382脱碱软化系统脱碱软化系统(1)HNa 并联并联H-Na并联离子交换脱碱软化法示意图第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章39H-Na并联离子交换系统1.H离子交换器；2.Na离子交换器;3.除CO2器；4.水箱；5.混合器第九章40A原原：进水碱度：进水碱度A混混：混合水中的残留碱度：混合水中的残留碱度S：进水中：进水中SO42、Cl含量之和含量之和,(1/2SO42-+Cl-)QH：进：进RH水量水量QNa:进进RNa水量水量第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章41第一种情况：第一种情况：RH以以Na泄漏为准经泄漏为准经RH产生的强酸量产生的强酸量 SQH经经RNa后的碱度后的碱度 A原原QNa=A原原(Q-QH)混合水中的剩余碱度混合水中的剩余碱度 QA混混物料平衡物料平衡:A原原(Q-QH)SQHA混混QQH(A原原A混混)/（A原原S）QQNa（A混混S）/（A原原S）Q第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章42第二种情况：第二种情况：RH以硬度离子的泄漏为准。则以硬度离子的泄漏为准。则RH产生的出水平均酸度非碳酸盐硬度产生的出水平均酸度非碳酸盐硬度HF同样推出：同样推出：QH（A原原A混混）/（A原原HF）QQNa（A混混HF）/（A原原HF）Q但应注意但应注意RH出水在一个周期内是不均匀的？在任何时间都保证不出现酸性水很难。因此，以出水在一个周期内是不均匀的？在任何时间都保证不出现酸性水很难。因此，以Na+泄漏运行为宜。泄漏运行为宜。第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化8第九章43(2)HNa 串联系统串联系统H-Na串联离子交换系统1.H离子交换器；2.Na离子交换器;3.除CO2器；4.中间水箱；5.混合器第九章44水量分配公式与并联时的相同。这种型式可以降低水量分配公式与并联时的相同。这种型式可以降低RNa的负荷。的负荷。H-Na并列：适用于碱度高的原水。因为只有一部分水过并列：适用于碱度高的原水。因为只有一部分水过RNa。投资省。投资省。H-Na串联：适用于硬度高的原水，出水水质能保证。运行安全可靠。串联：适用于硬度高的原水，出水水质能保证。运行安全可靠。CO2产生量：产生量：1mmol/L的的HCO3-产生产生44mg CO2/L 第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章45三、固定床离子交换软化设备三、固定床离子交换软化设备1离子交换装置的分类固定床：单床、双层床、混合床连续床：移动床和流动床固定床是离子交换装置中最基本的型式。离子交换装置的分类固定床：单床、双层床、混合床连续床：移动床和流动床固定床是离子交换装置中最基本的型式。第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章462固定床的工作过程固定床的工作过程饱和区饱和区交换区交换区未交换区未交换区交换带形成阶段交换带形成阶段交换带下移交换带下移为保证一定的水质：应有一个保护层交换带高度交换带影响因素：水流速度、树脂大小、原水水质为保证一定的水质：应有一个保护层交换带高度交换带影响因素：水流速度、树脂大小、原水水质第九章473.树脂再生固定床再分为顺流再生和逆流再生两种。顺流再生：原水与再生液分别从上而下同一方向逆流再生：再生液流向与交换时水流流向相反树脂再生固定床再分为顺流再生和逆流再生两种。顺流再生：原水与再生液分别从上而下同一方向逆流再生：再生液流向与交换时水流流向相反再生剂用量降低再生剂用量降低20%以上，再生充分；以上，再生充分；工作交换容量提高；工作交换容量提高；出水质量提高。出水质量提高。RNa型：用型：用NaCl再生再生RH型：用型：用HCl 或或H2SO4再生。再生。第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章48逆流再生操作示意图9第九章494.基本计算基本计算(1)固定床软化设备的设计计算固定床软化设备的设计计算FhqQTHtF离子交换器截面积离子交换器截面积h树脂层高度树脂层高度q树脂工作交换容量树脂工作交换容量Q软化水水量软化水水量T软化工作时间，即从软化开始到出现硬度泄漏的时间软化工作时间，即从软化开始到出现硬度泄漏的时间Ht原水硬度以原水硬度以c(1/2Ca2+1/2Mg2+)表示，表示，mmol/L第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章50abcde原水硬度出水硬度原水硬度出水硬度硬度泄漏点总交换能力（给定条件下）：面积硬度泄漏点总交换能力（给定条件下）：面积abedca,q0工作交换能力：面积工作交换能力：面积abdca,q=q0树脂工作交换容量工作交换能力树脂工作交换容量工作交换能力/树脂体积树脂体积第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章51P1：再生完毕，软化开始前残存硬度离子所占的百分数：再生完毕，软化开始前残存硬度离子所占的百分数P3：硬度开始泄漏时，树脂层交换能力尚未利用所占部分的百分数。：硬度开始泄漏时，树脂层交换能力尚未利用所占部分的百分数。P2（工作交换容量）（工作交换容量）P1+P2+P3100影响因素：再生程度、软化时的流速、原水水质影响因素：再生程度、软化时的流速、原水水质q=q0=r-(1-s)q0 r：再生度：再生度=(P2+P3)/(P1+P2+P3)s：饱和度：饱和度=(P1+P2)/(P1+P2+P3)：树脂实际利用率：树脂实际利用率P2/(P1+P2+P3)第九章52离子交换出水泄漏量：在离子交换初期，出水组成与树脂底层组成处于平衡状态。离子交换出水泄漏量：在离子交换初期，出水组成与树脂底层组成处于平衡状态。树脂极限工作交换容量：在离子交换后期，出水离子组成接近等于进水离子组成。树脂极限工作交换容量：在离子交换后期，出水离子组成接近等于进水离子组成。树脂再生度极限值：已知浓度的再生液无限量再生而达到的树脂最大再生程度。树脂再生度极限值：已知浓度的再生液无限量再生而达到的树脂最大再生程度。(2)离子交换过程某些极限值计算离子交换过程某些极限值计算0000/1/1/ccccKqqqqBA=+第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章53本节思考题本节思考题(1)Na型树脂和H型树脂的交换特性有何不同？(2)请画出基本的离子交换软化系统和脱碱软化系统。(3)简述氢钠并联软化脱碱系统原理。(4)在离子交换固定床中，什么是交换区？交换区的下移反映了什么过程？(5)逆流再生与顺流再生相比有什么特点？(6)如何利用离子交换平衡计算离子交换过程中的某些极限值？第4节 离子交换软化第4节 离子交换软化第九章54一、阴离子树脂特性二、复床除盐三、混合床除盐四、离子交换双层床一、阴离子树脂特性二、复床除盐三、混合床除盐四、离子交换双层床第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐10第九章55需求：高温高压锅炉的补给水、某些电子工业用水等需求：高温高压锅炉的补给水、某些电子工业用水等一、阴离子树脂特性一、阴离子树脂特性阴树脂是在粒状高分子化合物母体的最后处理阶段导入各种胺基（阴树脂是在粒状高分子化合物母体的最后处理阶段导入各种胺基（NH3中的氢原子被烃基取代）而成的。中的氢原子被烃基取代）而成的。1.强碱性阴离子树脂氨（强碱性阴离子树脂氨（NH3)水解生成水解生成NH4OH,其中的四个氢原子为四个烃基取代其中的四个氢原子为四个烃基取代第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章56可以交换经可以交换经H离子交换出来的各种阴离子。离子交换出来的各种阴离子。SO42、Cl、HCO3、HSiO3-ROH+HCl RCl+H2O2ROH+H2SO4 R2SO4+2H2OROH+H2CO3 RHCO3+H2OROH+H2SiO3 RHSiO3+H2O从反应式来看，阴离子交换出水应呈中性，但实际却呈弱碱性（阳床出水中总有微量从反应式来看，阴离子交换出水应呈中性，但实际却呈弱碱性（阳床出水中总有微量Na+泄漏，致使阴床出水含有微量的泄漏，致使阴床出水含有微量的NaOH）。）。第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章57强碱阴离子交换器的运行过程曲线强碱阴离子交换器的运行过程曲线硅酸开始泄漏，电导率上升。出水中微量硅酸开始泄漏，电导率上升。出水中微量NaOH与硅酸中和，生成硅酸钠和碳酸氢钠，其导电性能低于与硅酸中和，生成硅酸钠和碳酸氢钠，其导电性能低于NaOH，电导率出现瞬时下降。，电导率出现瞬时下降。第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章58强碱树脂除硅要求：强碱树脂除硅要求：?进水应呈酸性。水中硅酸化合物以进水应呈酸性。水中硅酸化合物以H2SiO3的形式存在的形式存在ROH+H2SiO3 RHSiO3+H2O若进水酸性降低，硅酸部分以若进水酸性降低，硅酸部分以HSiO3-存在，则存在，则ROH+NaHSiO3 RHSiO3+NaOH生成的生成的NaOH阻碍反应向右进行。阻碍反应向右进行。?进水泄钠量低。阳床出水泄钠量增加，会导致阴床出水碱度增加，对除硅不利。进水泄钠量低。阳床出水泄钠量增加，会导致阴床出水碱度增加，对除硅不利。?再生条件要求高再生条件要求高第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章59化学稳定性比阳树脂差。化学稳定性比阳树脂差。?易受氧化剂的氧化而变质。特别是其中的氮氧化后，碱性逐渐变弱，交换容量逐渐减少。易受氧化剂的氧化而变质。特别是其中的氮氧化后，碱性逐渐变弱，交换容量逐渐减少。?抗有机物污染能力较差交换能力逐渐降低。原因尚不清楚。但一般认为阴树脂的交联程度不均，有机物易被交联紧密部分卡住。抗有机物污染能力较差交换能力逐渐降低。原因尚不清楚。但一般认为阴树脂的交联程度不均，有机物易被交联紧密部分卡住。第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章602弱碱性阴树脂弱碱性阴树脂只能与强酸阴离子交换反应（以酸形式存在时，只能与强酸阴离子交换反应（以酸形式存在时，pH较低）如：较低）如：R-NH3OH+HCl=R-NH3Cl+H2O 第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐11第九章61极易再生极易再生与强碱阴树脂联合使用弱碱去除强酸阴离子强碱去除其他阴离子同时，强碱阴树脂的再生废碱液再生弱碱性阴树脂与强碱阴树脂联合使用弱碱去除强酸阴离子强碱去除其他阴离子同时，强碱阴树脂的再生废碱液再生弱碱性阴树脂树脂内部孔隙较大，抗有机污染能力较强，交换容量较大。树脂内部孔隙较大，抗有机污染能力较强，交换容量较大。第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章62弱碱阴离子交换器的运行过程曲线弱碱阴离子交换器的运行过程曲线Cl-开始泄漏，出水出现酸性，由于酸导电性较碱强，出水电导率迅速上升。开始泄漏，出水出现酸性，由于酸导电性较碱强，出水电导率迅速上升。第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章63二、复床除盐二、复床除盐(1)强酸脱气强碱：最基本强酸脱气强碱：最基本强碱阴床设在强酸阳床之后的理由？强碱阴床设在强酸阳床之后的理由？防止在阴床中结垢（防止在阴床中结垢（CaCO3,Mg(OH)2）有利于除硅有利于除硅强酸树脂比强碱树脂抗抗污染能力强强酸树脂比强碱树脂抗抗污染能力强减轻减轻CO2对阴床的负担对阴床的负担强酸脱气强碱系统1.强酸阳床；3.强碱阴床;4.除CO2器；5.中间水箱；6.水泵第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章64(2)强酸脱气弱碱强碱适用于有机物含量高、强酸阴离子多的情况强酸脱气弱碱强碱适用于有机物含量高、强酸阴离子多的情况除硅除硅除强酸阴离子除强酸阴离子强酸脱气弱碱强碱系统1.强酸阳床；2.弱碱阴床；3.强碱阴床;4.除CO2器；5.中间水箱；6.水泵第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章65三、混合床除盐三、混合床除盐阳、阴树脂按比例混合装在同一反应器内。阳、阴树脂按比例混合装在同一反应器内。再生时分层再生，使用时均匀混合。再生时分层再生，使用时均匀混合。相当于许多阳、阴树脂交错排列而成多级复床。相当于许多阳、阴树脂交错排列而成多级复床。一般交换反应为：一般交换反应为：RH+NaCl RNa+HCl;ROH+NaCl RCl+NaOHRHROHNaClRNaRClH2O（盐分解反应和中和反应的组合）（盐分解反应和中和反应的组合）平衡常数（选择性系数）平衡常数（选择性系数）K=KHNaKOHCl/KH2O1 交换反应彻底交换反应彻底第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章66体内再生：体内再生：特点：出水水质好而稳定，交换终点明显，设备较少。缺点：树脂交换容量利用率比较低，损耗率大；再生操作复杂；混层，交叉污染。应用：在除盐系统的最后，起精加工作用。特点：出水水质好而稳定，交换终点明显，设备较少。缺点：树脂交换容量利用率比较低，损耗率大；再生操作复杂；混层，交叉污染。应用：在除盐系统的最后，起精加工作用。阴树脂阳树脂阴树脂阳树脂第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐12第九章67四、离子交换双层床四、离子交换双层床1阳树脂弱酸型：去除碳酸盐硬度强酸型：去除非碳酸盐硬度及钠盐应用：硬度和碱度接近或硬度略大于碱度，阳树脂弱酸型：去除碳酸盐硬度强酸型：去除非碳酸盐硬度及钠盐应用：硬度和碱度接近或硬度略大于碱度，Na含量不大的水质条件。含量不大的水质条件。阳离子交换双层床1 弱酸树脂；2 强酸树脂；第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章682.阴树脂双层床弱碱：去除强酸阴离子强碱：去除弱酸阴离子注意再生条件：防止胶体硅胶聚集在弱碱树脂上。阴树脂双层床弱碱：去除强酸阴离子强碱：去除弱酸阴离子注意再生条件：防止胶体硅胶聚集在弱碱树脂上。第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章69本节思考题本节思考题(1)强碱性和弱碱性阴离子交换树脂的交换特性有何不同？(2)请画出基本的离子交换脱盐系统。(3)为什么一级复床中，阳树脂总在阴树脂前面？(4)混合床除盐有何特点？(5)离子交换双层床有何特点？第5节 离子交换除盐第5节 离子交换除盐第九章70一、离子交换处理工业废水的特点二、离子交换处理工业废水的应用一、离子交换处理工业废水的特点二、离子交换处理工业废水的应用第6节 离子交换法处理工业废水第6节 离子交换法处理工业废水第九章71一、离子交换处理工业废水的特点一、离子交换处理工业废水的特点1.工业废水水质复杂：含各种悬浮物和油类、溶解盐类 适当预处理工业废水水质复杂：含各种悬浮物和油类、溶解盐类 适当预处理2.pH的影响：影响某些离子在废水中的形态，影响树脂交换基团的离解。的影响：影响某些离子在废水中的形态，影响树脂交换基团的离解。3.温度影响：温度高，有利于交换速度的增加，但对树脂有损害，适当降温。温度影响：温度高，有利于交换速度的增加，但对树脂有损害，适当降温。第6节 离子交换法处理工业废水第6节 离子交换法处理工业废水第九章724.高价金属离子：引起中毒，用高浓度酸再生高价金属离子：引起中毒，用高浓度酸再生5.氧化剂：尽量采用抗氧化性好的树脂氧化剂：尽量采用抗氧化性好的树脂6.有机污染：可采用大孔型树脂有机污染：可采用大孔型树脂7.再生：再生剂的选择要考虑回收有用物，不能回收时，要进行妥善处置。再生：再生剂的选择要考虑回收有用物，不能回收时，要进行妥善处置。第6节 离子交换法处理工业废水第6节 离子交换法处理工业废水13第九章73二、离子交换法处理工业废水的应用二、离子交换法处理工业废水的应用重金属废水，回收重金属重金属废水，回收重金属1.处理含铬废水六价铬：铬酸根处理含铬废水六价铬：铬酸根CrO42-和重铬酸根和重铬酸根Cr2O72-三价铬：三价铬：Cr3+阳树脂去除三价铬：阳树脂去除三价铬：3RH+Cr3+R3Cr+3H阴树脂去除六价铬：阴树脂去除六价铬：2ROH+CrO42-R2CrO4+2OH-2ROH+Cr2O72-R2Cr2O7+2OH-第6节 离子交换法处理工业废水第6节 离子交换法处理工业废水第九章74失效后再生：失效后再生：R3Cr+3HCl 3RH+CrCl3（阳树脂再生）（阳树脂再生）R2CrO4+2NaOH 2ROH+Na2CrO4（阴树脂再生）（阴树脂再生）R2Cr2O7+4NaOH 2ROH+2Na2CrO4+H2O阴树脂的洗脱液再经一级阴树脂的洗脱液再经一级RH回收铬酸（脱钠柱）。回收铬酸（脱钠柱）。4RH+2Na2CrO44RNa+H2Cr2O7+H2O 脱钠柱失效后再用脱钠柱失效后再用HCl再生：再生：RNa+HClRH+NaCl第6节 离子交换法处理工业废水第6节 离子交换法处理工业废水第九章75镀铬漂洗三阴柱全饱和流程示意图第6节 离子交换法处理工业废水第6节 离子交换法处理工业废水阴柱阴柱阴柱阴柱阴柱阴柱第九章762.处理含锌废水处理含锌废水用用Na型树脂交换含锌废水钟的型树脂交换含锌废水钟的Zn2+:2RSO3Na+ZnSO4(RSO3)2Zn+Na2SO4用芒硝再生失效的树脂，得到用芒硝再生失效的树脂，得到ZnSO4的浓缩液：的浓缩液：(RSO3)2Zn+Na2SO42RSO3Na+ZnSO4第6节 离子交换法处理工业废水第6节 离子交换法处理工业废水第九章77本节思考题本节思考题(1)将离子交换法用于工业废水处理时需要注意什么问题？(2)举例说明离子交换法处理工业废水。第6节 离子交换法处理工业废水第6节 离子交换法处理工业废水第九章78第九章 软化除盐本章总结第九章 软化除盐本章总结(1)掌握软化除盐计算中的浓度表达方法(2)两种药剂软化法的应用特点(3)离子交换原理、交换平衡与选择性系数及应用(4)阳离子交换树脂的分类与特点RNa、RH、RCOOH(5)常用的离子交换软化（除碱）系统(6)固定床工作过程14第九章79第九章 软化除盐本章总结第九章 软化除盐本章总结(7)阴离子交换树脂的分类与特点强碱性、弱碱性(8)常用脱盐系统（根据不同水质特征和处理要求）(9)了解离子交换在废水处理中的应用如含铬废水