第9章-离子交换.ppt

2）H－Na 串联系统 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。 H-Na并列：适用于碱度高的原水。因为只有一部分水过RNa。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。 CO2产生量： 1mmol/L的HCO3- 产生44mg CO2/L 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 2．固定床的工作过程 饱和区 交换区 未交换区 交换带形成阶段 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 3．工作交换容量 在给定工作条件下的实际交换能力。 P1：再生完毕，软化开始前残存硬度离子所占的百分数 P3：软化结束时，树脂层中交换不到部分所占的百分数。 P2（工作交换容量） P1+P2+P3＝100 影响因素：再生程度、软化时的流速、原水水质 4. 树脂再生 固定床再分为顺流再生和逆流再生两种。 逆流再生：降低再生剂用量；出水质量提高、工作交换容量提高。 RNa型：用NaCl再生 RH型：用HCl 或H2SO4 再生。 * 第九章 水的软化与除盐 Softening and salt removal 第1节 概 述 一、水中主要溶解杂质 离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+) HCO3-, SO42-, Cl- 一般Fe2+, SiO32-含量较少。 气体：CO2,O2 总硬度：Ca2+, Mg2+ 碳酸盐硬度（carbonate hardness、暂时硬度） 非碳酸盐硬度（noncarbonate hardness） 含盐量：∑阳＋∑阴 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 二、硬度单位 mmol/L, meq/L, 度（我国用德国度） 德国度＝10 mg CaO/L 美国度＝1mg CaCO3/L 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1－5mg/L 纯水：亦称去离子水，含盐量1mg/L 高纯水：含盐量0.1mg/L 四、软化和除盐基本方法 1.软化 (1)加热：去除暂时硬度 (2)药剂软化：根据溶度积原理 (3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。 2.除盐 ：蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法 第2节 药剂软化法 一、石灰软化法： CaO + H2O = Ca(OH)2 CO2 + Ca(OH)2 ---CaCO3↓+ H2O Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓ + 2H2O Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O 若碱度硬度，还应去除多余的HCO3－ 若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2 所以，石灰投加量： [CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] + 2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a a：CaO过剩量，一般为0.1~0.2 mmol/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。 二、石灰－纯碱法 去除碳酸盐和非碳酸盐硬度 CaSO4 + Na2CO3 ----CaCO3↓+ Na2SO4 MgSO4 + Na2CO3 ---MgCO3 + Na2SO4 MgCO3 + Ca(OH)2 – CaCO3↓+Mg(OH)2↓ 但纯碱太贵，此法一般不用。 三、石灰－石膏法 当原水的碱度大于硬度，即负硬度（有碱度存在时）出现时 2NaHCO3 + CaSO4 + Ca(OH)2----- 2CaCO3↓ + Na2SO4 + 2H2O 第3节 离子交换基本知识 一、离子交换剂： 磺化煤（煤磨碎后经浓硫酸处理得到） 离子交换树脂 二、离子交换树脂 1．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 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） 如聚苯乙烯磺化 ? 磺酸基团（－SO3H） 一种强酸性阳离子树脂 微孔形态：凝胶型、大孔型、等孔型等 2．命名 全名称：（微孔型态）（骨架名称）（基本名称） 如凝胶型苯乙烯系强酸型阳离子交换树脂 为了区别同一类树脂的产品，有时在前面加上一些数字。