離子交換樹脂除氟原理_用離子交換樹脂軟化水的原理是什麼

『壹』離子交換樹脂的原理

離子交換樹脂是由空間網狀結構骨架（即母體）與附屬在骨架上的許多活性內基團所構成的容不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離，分成二部分：（1）固定部分，仍與骨架牢固結合，不能自由移動，構成固定離子；（2）活動部分，能在一定空間內自由移動，並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應，稱為可交換離子或反離子。以強酸性陽離子交換樹脂為例，可寫成R-SO3-H+，其中R代表樹脂母體即網狀結構部分，-SO3- 代表活性基團的固定離子，H+為活性基團的可交換離子。有時更簡單地寫成R-H+。離子交換通過不溶性的電解質（樹脂）與溶液中的另一種電解質進行化學反應。這一反應可以是中和反應、中性鹽分解或復分解反應。譬如中和反應：
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用這個反應可以去除水的鹼度。

『貳』分子篩除氟原理及流程

飲用水氟超標處理在國際上也是一個難題，尤其是低成本高效率的處理技術比較少。我公司開發的分子篩技術，對氟化物去除率為75-85％，運行成本0.1-0.6元/噸（根據水中氟化物的含量確定），各項指標均達到世界先進水平。
GLE3-2500型全自動除氟器為我公司標准配置產品。它採用固定單層床工藝，順流再生。當除氟器工作時，源水自上而下通過分子篩層，水中的氟化物不斷被分子篩吸附而除去。
當出水達到一定量時，一級罐中的分子篩會飽和，失去交換能力，須退出運行進行再生。此時出水由其他罐提供，保證連續出水。
再生時要求先對分子篩進行反洗，以去除可能截流的懸浮物等雜質，同時松動分子篩。然後從罐上部進葯液，再生廢液通過排污閥排出。葯洗結束後，最後進行正洗工藝，徹底清除分子篩層中殘留的葯液。再生過程中葯液通過噴射器自動吸入，並自動混合到預定濃度後送入交換器，再生劑濃度可通過閥門自由調節。
採用2台設備同時運行，分別再生。單台設備額定出水量為6m3/h。當其中的任一台設備失效時，該失效罐自動退出運行，啟動再生程序。再生結束後自動投入運行。
整個系統採用全自動控制，以流量控制運行終點，順流再生。每台罐的工作狀態依次為：運行→再生（反洗、吸葯、置換、正洗）→ 運行。同時為保證生產用水的需要，控制系統禁止兩台設備出現同時再生的情況。
工藝特點
1、採用全自動控制，經過有經驗的水處理工程師調試完畢後，無須專人看管，大大減少了由於人為因素造成的設備運行故障。
2、同時運行分別再生的處理工藝，大大提高了設備和分子篩的利用率。減少了設備投資費用。
3、採用我公司生產的專用控制器GLC流量控制器和GLA多閥控制器，實現設備的模塊化控制。大大簡化的控制系統的控製程序，而且控制器的設定與操作，無須專業工程師。
4、控制閥門採用進口的氣/液動隔膜閥，閥門性能穩定可靠，使用壽命長。大大減小了由於閥門造成的電路故障。
零部件說明
1、控制器：以GLC流量控制器為核心，結合GLA多閥控制器的自動控制系統，可以設定周期流量,自動記錄流量，達到預定值自動發出再生信號啟動再生。能夠自動實現設備運行與備用的切換。GLA多閥控制器在再生過程中可以給出兩個開關信號，用來實現相關輔助設備的控制。
2、SIGNET流量感測器(原裝)：配合GLC流量控制器用於流量的計量。當水流推動渦輪轉動時產生一個磁脈沖信號,由流量計上的探頭傳送給GLC流量控制器，由GLC自動累積流量。當累積流量達到流量設定值後，由GLC控制器給出信號，啟動該罐的GLA多閥控制器，實現再生工藝。流量感測器由工程塑料製造，強度好，使用壽命長，耐腐蝕。
3、氣/液動隔膜閥：以色列原裝進口閥門，閥門材質為工程塑料，耐腐性能優異，強度高，使用壽命長。
4、噴射器：噴射器安裝在再生壓力水口管路上，以正負壓差產生的虹吸原理將再生液吸入軟化罐。它採用UPVC材質，耐腐性能好。
5、樹脂罐體：採用φ1500×2200玻璃鋼罐體。
6、葯液計量箱：採用φ500×100mm 的PE材質箱體。
7、設備本體管路：採用upvc管路,外形美觀，耐腐蝕。

活化火山岩分子篩的結構特性
火山岩是一種呈結晶陰離子型架狀結構的多孔硅鋁酸鹽礦物質，是30多種火山岩石族礦物的總稱。在世界40多個國家的火山碎屑沉積岩中，已發現有1000多處火山岩石產地。常見的主要礦物有鈉性火山岩石、鈣性火山岩石等，它們含水量的多少隨外界溫度和濕度的變化而變化。其化學通式可以表示為：(Na,K)x(Mg,Ca,Sr,Ba……)y•[Alx+ySin-(x+2y)O2n]•mH2O。其中，x為鹼金屬離子個數，y為鹼土金屬離子個數，n表示鋁硅離子的個數之和，m表示水分子的個數。
構成火山岩結晶陰離子型架狀結構的最基本單位是硅氧（SiO4）四面體和鋁氧（AlO4）四面體。在這種四面體中，中心是硅（或鋁）原子，每個硅（或鋁）原子的周圍有4個氧原子，各個硅氧四面體通過處於四面體頂點的氧原子互相連接起來，形成所謂的巨大分子。其中在鋁氧四面體中由於1個氧原子的價電子沒有得到中和，使得整個鋁氧四面體帶有1個負電荷，為保持電中性，附近必須有1個帶正電荷的金屬陽離子（M+）來抵消極性（通常是鹼金屬或鹼土金屬離子）。這些陽離子和鋁硅酸鹽結合相當弱，具有很大的流動性，極易和周圍水溶液中的陽離子發生交換作用，交換後的火山岩石結構不被破壞。火山岩石的這種結構決定了它具有離子交換性。

『叄』用離子交換樹脂軟化水的原理是什麼

應用離子交換樹脂進行抄水處理軟化時,離子交換樹脂可以將其本身所具有的Na+離子和水中同符號電荷的Ca2+、Mg2+離子相互交換去除水中硬度達到軟化水的目的.
如Na型陽離子交換樹脂遇到含有Ca2+、Mg2+的水時,發生如下反應：
2RNa + Ca2+ → R2Ca + 2Na+
2RNa + Mg2+ → R2Mg + 2Na+

『肆』含氟廢水處理化學原理

含氟廢水，目前國內大多數生產廠尚無完善的處理設施，所排放的廢水中氟含量超過國家排放標准，嚴重污染環境。按照國家污水綜合排放標
准，氟離子濃度應小於10mg/L；對於飲用水，氟離子濃度要求在1mg/L以下。
目前國內外常用的含氟廢水處理方法大致分為兩類，即沉澱法和吸附法。
化學沉澱法是通過投加鈣鹽等化學葯品，形成氟化物沉澱或氟化物被吸附於所形成的沉澱物中而共同沉澱。該方法簡單、處理方便，費用低，
但石灰溶解度低，只能以乳狀液投加，且產生的CaF2沉澱包裹在Ca(OH)2顆粒的表面，使之不能被充分利用，因而用量
大。處理後的廢水中氟含量一般只能下降到15mg/L，很難達到國標一級標准。而且存在泥渣沉降緩慢，脫水困難，處理大流量排放物周期長，
不適應連續處理連續排放等缺點。 吸附法是指含氟廢水流經接觸床，通過與床中固體介質
進行離子交換或化學反應，去除氟化物。這種方法只適用於低濃度的含氟廢水或經其他方法處理後氟化物濃度降至10~20mg/L的廢水。而且接觸
床的再生及高濃度再生液的處理是整個運行過程中不可缺少的一部分，接觸床頻繁的再生使運行成本較高。 &n
bsp; 此外，還有冷凍法、離子交換樹脂除氟法、超濾除氟法、電滲析等，但因為處理成本高，除氟效率低，至今多停留在實驗階
段，很少推廣應用於工業含氟廢水治理。 絮凝一氣浮處理含氟廢水新工藝是在傳統工藝的
基礎上，採用絮凝一氣浮一吸附相結合的工藝處理含氟廢水。 1．基本原理 
利用鋁離子的三種機理來去除氟離子，即： 
(1)吸附。鋁鹽絮凝除氟過程中生成的具有很大表面積的無定性Al(OH)3 (am)原體對氟離子產生氫鍵吸附，氟離子半徑小，電負性強，
這一吸附方式很容易發生。 (2)離子交換。氟離子與氫氧根的半徑及電荷都相近，鋁鹽絮凝除
氟過程中，投加到水中的A113 O4 (0H) 147+ 等聚陽離子及水解後形成的無定性Al(0H)3
(am)沉澱，其中的OH-與F-發生交換，這一交換過程是在等電荷條件下進行的。 
(3)絡合沉澱。F-能與Al3+等形成從AlF2+、AlF2+、AlF3到AlF6
3- 6種絡合物，絡合沉降而去除F-。 絡合離子方程式如下： 
F-+ Al3+ →AlF2+↓+ AlF2+↓+ AlF3↓+
AlF4-↓+ AlF52-↓+ AlF63-↓ 
; 絮凝產生的絮狀物通過氣浮裝置達到有效的固液分離，出水經過砂濾再通過活性炭吸附後排放。 
; 2．應用實例 某半導體廠含氟廢水平均進口濃度為165.54m/L，pH＝2.39，排放水
量為50m3/d。《污水綜合排放標准》( GB8978 -1996)一級標准為：F-≤10mg/，pH＝6~9。處理工藝流程見圖1。 <IMG alt=""
src="/sbgl/design/UploadFiles_1688/200612/20061205214244475.gif">
 生產廢水首先流入調節沉澱池，然後由泵提入絮凝反應池，同時通過自動加葯機投加葯劑NaOH，
2‰聚鋁及0.005‰的PAM助凝劑，進行絮凝反應。加葯過程中，觀察pH值顯示儀的讀數，根據聲值調節NaOH的投加量，控制pH在7左右。絮凝反應時間約為
15min。出水自流入氣浮分離池，由溶氣釋放器中釋放出來的溶氣水將絮凝後的沉澱托出水面，在液面上形成沉澱物浮渣，浮渣經刮渣機刮出後進入干化
箱，靜沉後的清潔液再流入調節沉澱池，沉渣干化後可外運填埋或焚燒處理。氣浮分離池下部的清液自流入清水池中，部分清水由溶氣泵提入溶氣罐，
作為氣浮用的溶氣水，其餘的清水由泵提入砂濾塔，經過砂濾的水再進入活性炭吸附罐進行深度處理，最後直接排放。 
在調試期間發現pH值對各階段的處理效果有一定影響（表1），由表1可見，當聲值控制在7.0左右時處理效果最佳。 
<IMG alt="" src="/sbgl/design/UploadFiles_1688/200612/20061205214244371.gif"> 
3．運行效果 這套處理設施竣工投用以來，經環境監測權威機構多次對設施進出口F-濃度進行采樣
監測。監測結果表明，該含氟廢水處理設備出口排放物中的州值均在6.5~7之間，F-的濃度均小於5mg/L，排放指標均達到了國家污水綜合排放一級標准，
除F-效率達98.9%。 同時經濟評估表明，這套設施充分利用了工廠原有的調節沉澱池、部分管路等
設施，總投資不高，除去設備折舊費及人工費，總運行費用每噸僅為0.50元。 4．結論 
(1)絮凝一氣浮處理含氟廢水工藝繼承了傳統工藝的優點，充分利用鋁鹽絮凝的吸附、離子交換、絡合沉澱等
作用機理，緩解後續處理的負荷，且採用聚鋁作為絮凝劑比採用鋁鹽用量減少一半，處理費用進一步降低。 
; (2)將氣浮技術運用於含氟廢水處理中，解決了以往固液分離的難題，使設備能穩定運行。 
(3)出水末端採用活性炭吸附，給出水穩定達標排放提供保障。 (4)在工藝中，用NaOH取代傳統的Ca
(OH)2，使泥渣量減少，解決了傳統工藝泥渣多，易結垢，處理效果不佳，管路易堵塞等難題。 
; 參考文獻 1 凌波．鋁鹽混凝沉澱除氟水．水處理技術．1990，16(2):418~421
 2 劉裴文、蕭舉強、王萍等．含氟廢水處理過程的吸附交換機理—離子交換與吸附．1991.7(50)
:375~382 3 胡萬里．混凝、混凝劑、混凝設備．化學工業出版社，環境科學工程出版中心 
4 盧建杭、劉維屏、王紅斌鋁鹽混凝法除氟離子的一般規律．化工環保．2000
 <center></center></td></tr>

好像有點亂，看下面的地址吧！

『伍』離子交換樹脂的原理

離子交換樹脂是人工合成的顆粒狀有機高分子化合物，有交換劑本體（有機高聚物內，用R表示）和交換容基團兩部分組成。可以分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類
可以通過硬水處理的過程來理解。硬水先後通過分別裝有陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂的離子交換柱。硬水中的Ca2+ Mg2+等陽離子和Clˉ等陰離子先後與交換樹脂中德H+和OHˉ起例子交換作用，從而軟化硬水。例子方程式為
陽離子交換樹脂的原理 2RSO3H+ Ca2+ = (RSO3)2Ca +2H+
陰離子交換樹脂的原理 RN(CH3)3OH +Clˉ = RN(CH3)3Cl + OHˉ

『陸』除氟工藝的目的

含氟廢水，目前國內大多數生產廠尚無完善的處理設施，所排放的廢水中氟含量超過國家排放標准，嚴重污染環境。按照國家污水綜合排放標
准，氟離子濃度應小於10mg/L；對於飲用水，氟離子濃度要求在1mg/L以下。
目前國內外常用的含氟廢水處理方法大致分為兩類，即沉澱法和吸附法。
化學沉澱法是通過投加鈣鹽等化學葯品，形成氟化物沉澱或氟化物被吸附於所形成的沉澱物中而共同沉澱。該方法簡單、處理方便，費用低，
但石灰溶解度低，只能以乳狀液投加，且產生的CaF2沉澱包裹在Ca(OH)2顆粒的表面，使之不能被充分利用，因而用量
大。處理後的廢水中氟含量一般只能下降到15mg/L，很難達到國標一級標准。而且存在泥渣沉降緩慢，脫水困難，處理大流量排放物周期長，
不適應連續處理連續排放等缺點。 吸附法是指含氟廢水流經接觸床，通過與床中固體介質
進行離子交換或化學反應，去除氟化物。這種方法只適用於低濃度的含氟廢水或經其他方法處理後氟化物濃度降至10~20mg/L的廢水。而且接觸
床的再生及高濃度再生液的處理是整個運行過程中不可缺少的一部分，接觸床頻繁的再生使運行成本較高。 &n
bsp; 此外，還有冷凍法、離子交換樹脂除氟法、超濾除氟法、電滲析等，但因為處理成本高，除氟效率低，至今多停留在實驗階
段，很少推廣應用於工業含氟廢水治理。 絮凝一氣浮處理含氟廢水新工藝是在傳統工藝的
基礎上，採用絮凝一氣浮一吸附相結合的工藝處理含氟廢水。 1．基本原理 
利用鋁離子的三種機理來去除氟離子，即： 
(1)吸附。鋁鹽絮凝除氟過程中生成的具有很大表面積的無定性Al(OH)3 (am)原體對氟離子產生氫鍵吸附，氟離子半徑小，電負性強，
這一吸附方式很容易發生。 (2)離子交換。氟離子與氫氧根的半徑及電荷都相近，鋁鹽絮凝除
氟過程中，投加到水中的A113 O4 (0H) 147+ 等聚陽離子及水解後形成的無定性Al(0H)3
(am)沉澱，其中的OH-與F-發生交換，這一交換過程是在等電荷條件下進行的。 
(3)絡合沉澱。F-能與Al3+等形成從AlF2+、AlF2+、AlF3到AlF6
3- 6種絡合物，絡合沉降而去除F-。 絡合離子方程式如下： 
F-+ Al3+ →AlF2+↓+ AlF2+↓+ AlF3↓+
AlF4-↓+ AlF52-↓+ AlF63-↓ 
; 絮凝產生的絮狀物通過氣浮裝置達到有效的固液分離，出水經過砂濾再通過活性炭吸附後排放。 
; 2．應用實例 某半導體廠含氟廢水平均進口濃度為165.54m/L，pH＝2.39，排放水
量為50m3/d。《污水綜合排放標准》( GB8978 -1996)一級標准為：F-≤10mg/，pH＝6~9。處理工藝流程見圖1。 <IMG alt=""
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 生產廢水首先流入調節沉澱池，然後由泵提入絮凝反應池，同時通過自動加葯機投加葯劑NaOH，
2‰聚鋁及0.005‰的PAM助凝劑，進行絮凝反應。加葯過程中，觀察pH值顯示儀的讀數，根據聲值調節NaOH的投加量，控制pH在7左右。絮凝反應時間約為
15min。出水自流入氣浮分離池，由溶氣釋放器中釋放出來的溶氣水將絮凝後的沉澱托出水面，在液面上形成沉澱物浮渣，浮渣經刮渣機刮出後進入干化
箱，靜沉後的清潔液再流入調節沉澱池，沉渣干化後可外運填埋或焚燒處理。氣浮分離池下部的清液自流入清水池中，部分清水由溶氣泵提入溶氣罐，
作為氣浮用的溶氣水，其餘的清水由泵提入砂濾塔，經過砂濾的水再進入活性炭吸附罐進行深度處理，最後直接排放。 
在調試期間發現pH值對各階段的處理效果有一定影響（表1），由表1可見，當聲值控制在7.0左右時處理效果最佳。 
<IMG alt="" src="/sbgl/design/UploadFiles_1688/200612/20061205214244371.gif"> 
3．運行效果 這套處理設施竣工投用以來，經環境監測權威機構多次對設施進出口F-濃度進行采樣
監測。監測結果表明，該含氟廢水處理設備出口排放物中的州值均在6.5~7之間，F-的濃度均小於5mg/L，排放指標均達到了國家污水綜合排放一級標准，
除F-效率達98.9%。 同時經濟評估表明，這套設施充分利用了工廠原有的調節沉澱池、部分管路等
設施，總投資不高，除去設備折舊費及人工費，總運行費用每噸僅為0.50元。 4．結論 
(1)絮凝一氣浮處理含氟廢水工藝繼承了傳統工藝的優點，充分利用鋁鹽絮凝的吸附、離子交換、絡合沉澱等
作用機理，緩解後續處理的負荷，且採用聚鋁作為絮凝劑比採用鋁鹽用量減少一半，處理費用進一步降低。 
; (2)將氣浮技術運用於含氟廢水處理中，解決了以往固液分離的難題，使設備能穩定運行。 
(3)出水末端採用活性炭吸附，給出水穩定達標排放提供保障。 (4)在工藝中，用NaOH取代傳統的Ca
(OH)2，使泥渣量減少，解決了傳統工藝泥渣多，易結垢，處理效果不佳，管路易堵塞等難題。 
; 參考文獻 1 凌波．鋁鹽混凝沉澱除氟水．水處理技術．1990，16(2):418~421
 2 劉裴文、蕭舉強、王萍等．含氟廢水處理過程的吸附交換機理—離子交換與吸附．1991.7(50)
:375~382 3 胡萬里．混凝、混凝劑、混凝設備．化學工業出版社，環境科學工程出版中心 
4 盧建杭、劉維屏、王紅斌鋁鹽混凝法除氟離子的一般規律．化工環保．2000
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好像有點亂，看下面的地址吧！
參考資料：http://www.jdzj.com/sbgl/design/200612/20061205214217_1913.html
http://www.sclw.com/ctidea.asp#t4
我國許多地區，地下水含氟量都超過國家規定的生活飲用水衛生標准（1.5mg/L）。有些地區甚至高達20mg/L。長期飲用高氟水，輕者使牙齒產生斑釉，關節疼痛，重者會影響骨骼發育，致使喪失勞動力。為此本公司開發出活性氧化鋁吸附過濾用於地下水除氟（也適用於工業廢水除氟）的專用設備。。

原理與工藝流程
含氟水經過比表面積較大的活性氧化鋁吸附過濾層。在PH值5～6的條件下，水中氟離子被吸附生成難溶解的氟化物而被除去，其反應式如下：R2SO4＋2F－＝R2F2＋SO42－
吸附劑失效後，用硫酸鋁溶液進行再生，以恢復其吸附能力。當原水PH值大於7時，一般用二氧化碳氣體進行調節。

參考資料：

『柒』離子交換樹脂系統的工作原理

採用離子交換方法，可抄以把水中呈離子態的陽離子、陰離子去除，以氯化鈉(NaCl)代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應可以用下列方程式表達：
1、陽離子交換樹脂：R—H + Na+= R—Na + H+
2、陰離子交換樹脂：R—OH + Cl-= R—Cl + OH-
陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成：RH+ROH+NaCl——RNa+RCl+H2O
由此可看出，水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物只有H2O，故達到了去除水中鹽的作用。

『捌』陰陽離子交換樹脂的工作原理

離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程：

離子交換樹脂作用環境中的水溶液中，含有的金屬陽離子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換，使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中，（即為陽離子交換樹脂原理）。

水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團，在水中易生成OH-離子）上的OH-進行交換，水中陰離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的OH-交換到水中，（即為陰離子交換樹脂原理）。而H+與OH-相結合生成水，從而達到脫鹽的目的。

(8)離子交換樹脂除氟原理擴展閱讀：

離子交換樹脂使用方法：

1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目，有些可達到50目，因此在使用前要先乾燥，粉碎，過篩，通常乾燥時在烘箱中進行，亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行，粉碎時不要分得過細，否則影響實驗收率。

2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理，然後用10倍體積的水洗，再用10倍量4%鹽酸處理，最後用蒸餾水洗至中性，然後將氯型轉化成OH型，再轉化成氯型，最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可，不必洗至中性。

3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中，加水充分攪拌除掉氣泡，靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後，傾去上層泥狀顆粒；反復操作直至上層液澄清後，即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲，用玻璃棒將其壓平，將樹脂倒入柱子中，還要注意防止氣泡產生。

4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液，以適當流速通過柱子，亦可將樣品溶液反復通過柱子，直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。

5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來，常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等，可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。

6、樹脂再生。

『玖』離子交換樹脂的分離原理

原則上和分子集團的大小沒直接關系（有間接關系的），主要看的是被吸附集團的極性，也就是電子雲的分布。看哪種更適合被樹脂吸附

但是分子基團的大小對電子雲的分布也是有些影響的，所以說有會有間接關系。

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離子交換樹脂除氟原理

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