问答文章1 问答文章501 问答文章1001 问答文章1501 问答文章2001 问答文章2501 问答文章3001 问答文章3501 问答文章4001 问答文章4501 问答文章5001 问答文章5501 问答文章6001 问答文章6501 问答文章7001 问答文章7501 问答文章8001 问答文章8501 问答文章9001 问答文章9501

离子交换的基本原理和装置运行方式

发布网友 发布时间:2022-09-07 07:41

我来回答

1个回答

热心网友 时间:2024-02-18 00:20

离子交换的基本原理和装置运行方式

  借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的,是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。下面一起来了解一下离子交换的基本原理和装置运行方式:

  1.1离子交换的基本原理

  水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。其中离子交换树脂应用广泛,种类多,而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。

  离子交换树脂按结构特征,分为:凝胶型、大孔型和等孔型;

  按树脂母体种类,分为:苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;

  按其交换基团性质,分为:强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。

  ⑴离子交换树脂的构造

  是由空间网状结构骨架(即母体)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。活性基团遇水电离,分成两部分:固定部分,仍与骨架牢固结合,不能自由移动,构成所谓固定离子,活动部分,能在一定范围内自由移动,并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应,称为可交换离子。

  ⑵基本性能

  ①外观

  呈透明或半透明球形,颜色有乳白色、淡*、*、褐色、棕褐色等,

  ②交联度

  指交联剂占树脂原料总重量的百分数。对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响,一般水处理中树脂的交联度为7%~10%.

  ③含水率

  指每克湿树脂所含水分的百分率,一般为50%,交联度越大,孔隙越小,含水率越少。

  ④溶胀性

  指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。一般来说,交联度越小,活性基团越容易电离,可交换离子的水合离子半径越大,则溶胀度越大;树脂周围溶液电解质浓度越高,树脂溶胀率就越小。

  在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期,减少再生次数,以延长树脂的使用寿命。

  ⑤密度

  分为干真密度、湿真密度和湿视密度

  ⑥交换容量

  是树脂最重要的性能,是设计离子交换过程装置时所必须的数据,定量地表示树脂交换能力的大小。分为全交换容量和工作交换容量。

  ⑦有效PH范围

  由于树脂的交换基团分为强酸强碱和弱酸弱碱,所以水的PH值对其电离会产生影响,影响其工作交换容量。弱碱只能在酸性溶液中以及弱酸在碱性溶液中有较高的交换能力。

  ⑧选择性

  即离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能。除与树脂类型有关外,还与水中湿度和离子浓度有关。

  ⑨离子交换平衡

  离子交换反应是可逆反应,服从质量作用定律和当量定律。经过一定时间,离子交换体系中固态的树脂相和溶液相之间的离子交换反应达到平衡,其平衡常数也称为离子交换选择系数。降低反应生成物的浓度有利于交换反应的进行。

  ⑩离子交换速率

  主要受离子交换过程中离子扩散过程的影响。

  其他性能:如溶解性、机械强度和耐冷热性等。离子交换树脂理论上不溶于水,机械强度用年损耗百分数表示,一般要求小于3%~7%/年。另外,温度对树脂机械强度和交换能力有影响。温度低则树脂的机械强度下降,阳离子比阴离子耐热性能好,盐型比酸碱型耐热好。

  ⑶树脂层离子交换过程

  以离子交换柱中装填钠型树脂,从上而下通以含有一定浓度钙离子的硬水为例,以交换柱的深度为横坐标,以树脂的饱和度为纵坐标,可绘得某一时刻的饱和度曲线。就整个交换过程而言,树脂层的变化可分为三个阶段。

  1.2离子交换装置运行方式

  离子交换装置按运行方式不同,分为固定床和连续床

  ⑴固定床的构造与压力滤罐相似,是离子交换装置中最基本的也是最常用的一种型式,其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行,根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的.位置的不同,可分为单层床、双层床和混合床。

  单层床是在离子交换器中只装填一种树脂,如果装填的是阳树脂,称为阳床;如果装填的是阴树脂,称为阴床。

  双层床是离子交换器内按比例装填强、弱两种同性树脂,由于强、弱两种树脂密度的不同,密度小的弱型树脂在上,密度大的强型树脂在下,在交换器内形成上下两层。

  混合床则是在交换器内均匀混杂的装填阴、阳两种树脂,由于阴、阳树脂混杂,因此原水流经树脂层时,阴、阳两种离子同时被树脂所吸附,其产物氢离子和氢氧根离子又因反应生成水而得以降低,有利于交换反应进行的彻底,使得出水水质大大提高。但其缺点是再生的阴、阳树脂很难彻底分层。于是又发明了三层混床新技术,保证在反洗时将阴、阳树脂分隔开来。

  根据固定床原水与再生液的流动方向,又分为两种形式,原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离子交换器的,称为顺流再生固定床,原水与再生液流向相反的,称为逆流再生固定床。

  顺流再生固定床的构造简单,运行方便,但存在几个缺点:在通常生产条件下,即使再生剂单位耗量二至三倍于理论值,再生效果也不太理想;树脂层上部再生程度高,而下部再生程度差;工作期间,原水中被去除的离子首先被上层树脂所吸附,置换出来的反离子随水流流经底层时,与未再生好的树脂起逆交换反应,上一周期再生时未被洗脱出来的被去除的离子,作为泄漏离子出现在本周期的出水中,所以出水剩余被去除的离子较大;而到了了工作后期,由于树脂层下半部原先再生不好,交换能力低,难以吸附原水中所有被去除的离子,出水提前超出规定,导致交换器过早地失效,降低了工作效率。因此,顺流再生固定床只选用于设备出水较小,原水被去除的离子和含盐量较低的场合。

  逆流再固定床的再生有两种操作方式:一是水流向下流的方式,一是水流向上流的方式,逆流再生可以弥补顺流再生的缺点,而且出水质量显著提高,原水水质适用范围扩大,对于硬度较高的水,仍能保证出水水质,所以目前采用该法较多。

  总起来说,固定床有出水水质好等优点,但固定床离子交换器存在三个缺点:一是树脂交换容量利用率低,二是在同设备中进行产水和再生工序,生产不连续,三是树脂中的树脂交换能力使用不均匀,上层的饱和程度高,下层的低。

  为克服固定床的缺点,开发出了连续式离子交换设备,即连续床。

  ⑵连续床又分为移动床和流动床

  移动床的特点是树脂颗粒不是固定在交换器内,而是处于一种连续的循环运动过程中,树脂用量可减少三分之一至二分之一,设备单位容积的处理水量还可得到提高,如双塔移动床系统和三塔移动床系统。

  流动床是运行完全连续的离子交换系统,但其操作管理复杂,废水处理中较少应用。

;
声明声明:本网页内容为用户发布,旨在传播知识,不代表本网认同其观点,若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。E-MAIL:11247931@qq.com
形容手表很舒服的句子 情侣手表的对话句子 租门面和房东鉴了十年合同,房东要退店面,我可以不退吗,继续经 ...一篇朝花夕拾里十篇小短文的主要内容及作者的情感和主要人物的... 什么叫狼狗 狼狗的生活习性有哪些? 起个姓罗好听的宝宝名字 野火的近义词 个是词语解释 请旌词语解释 oppoa73t屏幕多大尺寸 ...送给我一只老王.现在王还在,雄蜂很多且还在产如何处理 节约时间的名言名句诗句 《多用途货车通用技术条件》正式实施,汽油皮卡成为新宠? 闺蜜给我一颗糖什么意思 在路上一个陌生人给我一颗糖我应该怎样做 歌词创作《给我一颗糖》 做家务日记600字 做家务日记500字作文大全 大家都在用什么防丢方法防狗狗丢失啊? 怎样预防狗狗被偷 blender建模到3D打印 “护玺能手”王俊凯因易烊千玺一个错字,遭网友辱骂惨成背锅侠,你怎么看... 易烊千玺这事是不是就不了了之了? 国话回应考编争议,却把易烊千玺推向另一个火坑,网友:查税,咋回事?_百 ... 怎么做家庭炒米才好吃 家庭炒米的做法步骤 电脑死机后自动关机怎么办 在excel表格中如何提取18位身份证号的性别? 求《木槿花夕月锦绣》目前除的全部还有番外 看百度说写到了原清江当皇上... 上海夕锦餐饮有限公司怎么样? 百度云有批量存储图片功能么? 百度云的批量存储图片功能有人用过么?好使不? 太阳能保温水箱制造工艺 玻璃钢保温水箱制作工艺是什么? 不锈钢保温水箱制作有哪些要求? 我想学厨师技术去哪里学啊 孕妇血压多少正常的啊?我现在不知道这个多少是属于正常的啊?谢谢。 怀孕三个月了大人不觉得呕吐啊嗯恶心之类的症状是怎么情况 赣通卡充值时,自助服务器显示208错误扣款失败?怎么回事? 哪些蔬菜富含膳食纤维?为什么这么说? 感觉特别烦躁想发火怎么缓解 ...机→千兆路由器 网线6类线 为何测试下来只有500M宽带? 双千兆网速为啥桥接模式只有500M? 1月份去泰国旅游应该注意些什么 一月份去泰国好吗 一月份去泰国旅游要注意什么? 元旦去泰国旅游~游览过泰国的麻烦进来下哈 pmpm海糖水乳成分安全吗 提前祝贺新婚的祝福语 求助用matlab拟合动力学方程