第8章离子交换讲述.ppt

第8章 离子交换 8.2.2 离子交换树脂的类型 8.2.4 离子交换树脂的基本性能 再生剂 H型阳树脂：HCl、H2SO4 Na型阳树脂：NaCl、Na2SO4 弱酸阳树脂： HCl、H2SO4 强碱阴树脂：NaOH 、NaCl 弱碱阴树脂：NaOH、Na2CO3、NaHCO3 * 8.1 概述 8.2 离子交换基本原理 8.3 离子交换装置 8.4 离子交换在水处理中的应用 总硬度（Ht） 8.1 概述 在水处理中的应用：水的软化、水的除盐 去除对象：水中的溶解性离子 水中所含的主要阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+（K+） 总硬度（Ht）：水中Ca2+、Mg2+的总含量。 非碳酸盐硬度（Hn），亦称为永久硬度 水的软化：降低水中Ca2+、Mg2+含量。 水的除盐：降低水中的含盐量（∑阳+∑阴） 水的纯度常以水中含盐量或水的电阻率来衡量 脱盐水：即普通蒸馏水。水中强电解质大部分去除。含盐量1～5mg/L。 纯水：亦称去离子水，水中的强电解质基本去除，而弱电解质也大部分 被去除。含盐量1mg/L。 高纯水：称超纯水。水中导电介质几乎全部去除，而水中胶体微粒、微 生物、溶解性气体及有机物以去除到最低程度。含盐量0.1mg/L。 水中所含的主要阴离子：HCO3-、SO42-、Cl- 碳酸盐硬度（Hc），亦称为暂时硬度 已很少应用 水的软化处理方法 药剂软化法：基于溶度积原理，向原水中加入一定量的某些药剂（如石 灰、苏打等），使之与水中的Ca2+、Mg2+反应生成沉淀物析出，以达到 去除水中大部分Ca2+、Mg2+目的。 离子交换软化法：基于离子交换原理，利用离子交换剂所具有的可交换 阳离子与水中Ca2+、Mg2+进行离子交换反应，降低水中的Ca2+、Mg2+含 量，以达到水的软化目的。 水的除盐方法 离子交换法、电渗析法、反渗透法 离子交换剂 无机离子交换剂（天然沸石、绿砂） 磺化煤 人工合成有机离子交换树脂 水处理中应用 类型 8.2 离子交换基本原理 8.2.1 离子交换树脂的结构 离子交换树脂是由空间网状结构骨架(母体)与附属在骨 架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。 树脂的结构 母体 活性基团 固定离子 可交换离子 （与骨架牢固结合） （可与周围水中的同性离子进行交换） 以强酸性阳离子交换树脂（R-SO3-H+）为例： R-SO3-H+ R（代表母体） -SO3-H+（活性基团） -SO3-（固定离子） H+（可交换离子） R-SO3-H+可以直接简写为R-H+ （空间网状结构骨架） 按结构特征：凝胶型、大孔型、均孔型 按单体种类：苯乙烯系、丙烯酸系 按活性基团的性质： 8.2.3 离子交换树脂的命名 树脂的全名称由分类名称、骨架名称、基本名称依次排列组成的。 如：凝胶型苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂 R NH3+OH- 伯胺型 R NH2+OH- 仲胺型 R NH+OH- 叔胺型 R-SO3-H+ 磺酸型 R-COO-H+ 羧酸型 R N+OH- 季胺型 RH或RNa ROH 强酸性 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 离子交换 树脂的类型 可电离的交换离子 H+或金属离子（如Na+） 可电离的交换离子 OH-或酸根离子（如Cl-） 弱酸性 弱酸性 强碱性 1.外观：呈透明或半透明的球形，粒径为0.3~1.2 mm。颜色有乳白色、淡黄 色、黄色，褐色等。 2.交联度：常用的凝胶型树脂以二乙烯苯作为交联剂。 苯乙烯系树脂的交联度指二乙烯苯的质量占苯乙烯和二乙烯苯总量的百 分数。 改变交联度，树脂的交换容量、含水率、溶胀度、机械强度等性能均会 改变。水处理中，交联度宜为7%～10%。 3.含水率：指每克湿树脂在水中充分膨胀后所含水分的百分比。 4.溶胀性：树脂因为吸水或转型等条件改变而引起的体积变化。 树脂含水率取决于树脂的交联度、活性基团的类型和数量等。交联度越 小，孔隙率越大，含水率越高。 一般树脂的含水率为40%～60%，故在贮存树脂时，冬季应注意防冻。 强酸、强碱树脂的活性基团电离能力强，其交换容量基本与pH值无关。 5.酸碱性 弱酸、弱碱树脂的活性基团电离能力弱，其交换容量与pH值有关系。 0~7 0~14 5~14 0~14 有效pH值范围 弱碱性 强碱性 弱酸性 强酸性 树脂类型 7.交换容量：一定数量的离子交换树脂所具有的可交换离子的数量。 定量表示树脂交换能力的大小的一项重要指标。分两种： 全交换容量：一定