离子交换法及其应用.ppt

目前在应用中存在的问题： 一次投资高，操作要求严 管理必须跟得上 有的还存在再生废水问题、树脂中毒和老化问题等 但是应当说，有的问题已有相应的解决办法 例如: 排水有机物和氨氮的含量,必须经过深度处理，可用活性碳吸附大部分有机物和氨氮中的大部分有机胺，再用大孔离子交换树脂吸附剩余有机物和氨氮中的剩余有机胺和无机胺是切实可行的办法 3.1离子交换法的优缺点 从目前掌握的离子交换法应用的实践以及当前技术发展考虑，离子交换树脂法处理废水的发展方向在于 : 选择并开发具有高选择性、易于解吸、耐磨率高、不易污染的新型功能树脂或复合树脂 在选择离子交换树脂时，应考虑各种树脂的优点及适用范围，必要时采用几种树脂的组合处理 开发智能化的集成设备以控制离子交换树脂法的吸附、解吸及再生过程 3.2 离子交换法的应用前景 离子交换法及其应用 目 录 离子交换法简介 离子交换法在废水处理中的应用 离子交换技术的应用前景 1.1 离子交换法发展历程 70 年代中后期 ，“闭路循环工序化”发展,即逆流漂洗-离子交换-蒸发浓缩的组合工艺 到了20 世纪80 年代, 国内也出现了类似工艺 ，我国树脂法处理含铬废水始于20 世纪70 年代。 1974 年, 大孔苯乙烯叔胺型弱碱性阴离子交换树脂研制成功, 被当时认为是电镀含铬废水处理技术的一大突破。 工业上采用离子交换树脂处理含锌废水也比较成熟 离子交换树脂处理贵金属废水的经济效益显著，国内已有厂家成功地用“丙酮-盐酸-水”混合液进行树脂洗脱并回收金 离子交换法是利用离子交换剂和溶液中的离子发生交换反应进行分离的方法,主要以离子交换树脂为载体的 。 实质：不溶性离子化合物（离子交换剂）上的可交换 离子与溶液中的其他同性离子的交换反应，是一种特殊 的吸附过程，通常是可逆化学吸附 1.2 离子交换法原理 1.2 离子交换法原理 在平衡状态下，离子交换剂及溶液中的反应物浓度符合下列关系式： 离子交换是可逆反应，其反应式可表达为： 交换树脂 交换离子 饱和树脂 K 值的大小能定量地反映离子交换剂对某两个固定离子交换选择性的大小。 1.2 离子交换基本理论 (1)离子交换过程 离子交换过程可以看作是固相的离子交换树脂与液相（废水）电解质之间的化学置换反应。 其中： R－和 R＋ 代表阳、阴交换树脂的本体 1.3 离子交换剂 目前在水处理中广泛使用的离子交换剂是离子交换树脂，它具有交换容量高；球形颗粒，水流阻力小，交换速度快；机械强度和化学稳定性都较好. 离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，它由不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基团和功能基团上带有相反电荷的可交换离子三部分构成。 苯乙烯系阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 阳离子交换树脂 离子树脂三维空间立体结构 树脂的网络骨架 一部分是不溶性的树脂本体(resin matrix)。树脂本体为有机化合物和交联剂组成的高分子共聚物。交联剂的作用是使树脂本体形成立体的网状结构。 另一部分是具有活性的交换基团（也叫活性基团）。交换基团(functional group)由起交换作用的离子和与树脂本体联结的离子组成。 如磺酸型阳离子交换树脂的组成为：R－SO3－H＋，其中R－为树脂本体，SO3－H＋为交换基团，H＋是可交换离子。 1.3 离子交换剂 如R－NH2活性基团水合后形成含有可离解的OH－离子： R－NH2＋H2O ? R－NH3＋OH－ OH－ 可以和其它阴离子交换 离子交换树脂 如R－SO3H＋，酸性基团上的H＋可以电离，能与其他阳离子进行等当量的离子交换 阳离子交换树脂内的活性基团是酸性的 阴离子交换树脂内的活性基团是碱性的 阳离子交换树脂(cation resin) 阴离子交换树脂(anion resin) 1.3 离子交换剂 离子交换树脂的有效pH范围 树脂类型 强酸性离子交换树脂 弱酸性离子交换树脂 强碱性离子交换树脂 弱碱性离子交换树脂 有效pH范围 1~14 5~14 1~12 0~7 2. 交换容量 淡黄色球状颗粒； 化学稳定性好，耐磨性好； 在酸性、碱性和中性介质中都可使用； 交换反应速度快； 无机、有机阴离子均可交换。 交换能力受酸度的影响较大 1.3 离子交换剂 1.4 离子交换反应的过程 过程通常分为五个阶段: （a）交换离子从溶液中扩散到树脂颗粒表面（穿过颗粒表面的液膜）； （b）交换离子在树脂颗粒内部扩散（即交联网孔中，直至达到某一活性基团位置； （c）交换离子与结合在树脂活性基团上的可交换离子发生交换反应； （d）被交