第十六章 离子交换1.ppt

废水的物化处理方法 ---离子交换法 学习内容 1.概述 2.离子交换剂 3.离子交换平衡与交换动力学 4.离子交换工艺 5.离子交换系统的设计 1.概述 1.概述 1.2离子交换的基本原理 RA+B+=RB+A+ 2.离子交换剂 2.1分类 无机离子交换剂--天然沸石和人造沸石 有机离子交换剂--高分子聚合物电解质，称为 离子交换树脂. 2.离子交换剂 2.2离子交换树脂的结构特征 骨架--结构主体,线型高分子有机化合物加上交联 剂,成空间网状结构. 活性基团--固定离子:固定在树脂骨架上; 活动离子(或称交换离子):静电引力与 固定离子结合在-起，二者电性相反电 荷相等，处于电性中和状态。 2.3 离子交换树脂的种类 功能基团性质：含有酸性基团的阳离子交换树脂、 含有碱性基团的阴离子交换树脂、 含有胺羧基团等的螯合树脂、 含有氧化—还原基团的氧化还原树脂， 两性树脂。 活性基团电离强弱：强酸(如-SO3H)、弱酸(如-COOH)、强碱(如-N(CH3)3+、0H-)、弱碱(如-NH2)树脂。 出厂型式即活动离子的名称：简称为H型、Na型、OH型、Cl型树脂等等。 树脂类型和孔结构： 凝胶型树脂， 大孔型树脂， 多孔凝胶型树脂， 巨孔型(MR型)树脂， 高巨孔型(超MR型)树脂等。 树脂交联度(交联剂含量的百分数)大小： 低交联度(2~4%)， 一般交联度(7~8%)， 高交联度(12~20%) 2.4 离子交换树脂的性能 　　 交换选择性--离子交换树脂对水溶液或废水中某种离子优先交换的性能，简称选择性。 选择性规律：----?低浓度和常温 1) 离子的交换势(即交换离子与固定离子结合的能力)随溶液中离子价数的增加而增加，例如：Th4+＞La3+＞Ca2+＞Na+。 2) 价数相同时，交换势随原子序数增加而增加。例如：Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+。 3)交换势随离子浓度的增加而增大。 高浓度的低价离子甚至可以把高价离子置换下来，这就是离子交换树脂能够再生的依据。 　 　 4)H+离子和OH-离子的交换势，取决于它们与固定离子所形成的酸或碱的强度，强度越大，交换势越小。 5)金属在溶液中呈络阴离子存在时，一般来说交换势降低。 (2)离子交换树脂的交换容量--离子交换树脂交换能力的大小,表示树脂所能吸着(交换)的交换离子数量。 3种表示法： 1)全交换容量(或称总交换容量)：指离子交换树脂内全部可交换的活性基团的数量；此值决定于树脂内部组成，与外界溶液条件无关。这是一个常数，通常用滴定法测定。 　　2)平衡交换容量：指在一定的外界溶液条件下，交换反应达到平衡状态时，交换树脂所能交换的离子数量，其值随外界条件变化而异。 　　3)工作交换容量(或称实用交换容量):是指在某一指定的应用条件下树脂表现出来的交换容量。例如，在离子交换达到穿透点时，交换树脂所达到的实际交换容量。故有时也称穿透交换容量。 排序？ 排序:全交换容量最大平衡交换容量工作交换容量 单位: 每单位重量干树脂所能交换的离子数量表示，如mol/g(干)。 每单位体积湿树脂所能交换的离子数量来表示，例如mol/mL(湿)。 (3)　树脂的溶胀性--离子交换树脂含有极性很强的交换基团，亲水性强,在溶液中有溶胀和收缩的性能,以溶胀率表示。 影响因素:1)品种； 2)同一种树脂，活动离子形式不同，其体积也不相同，因此树脂在转型时就会发生体积改变； 3)外溶液的不同。　 (4)　树脂的物理与化学稳定性 物理稳定性---指树脂受到机械作用时(包括在使用过程中的溶胀和收缩)的磨损程度，还包括温度变化时对树脂影响的程度。 化学稳定性--承受酸碱度变化的能力、抵抗氧化还原的能力等。 (5) 粒度、密度 树脂粒度对水流分布、床层压力有很大影响。 密度对设计计算交换柱，对交换柱反洗强度以及对混合床再生前分层分离状况等都有关系。 3 .离子交换平衡与交换动力学 3.1、离子交换平衡 --质量作用定律解释离子交换平衡规律。 以阳离子交换为例，若R-A+代表阳离子交换树脂，R-表示固定在树脂上的阴离子基团，A+为