陽離子交換器的內部結構

1. 陰陽離子交換柱的結構及工作流程是啥

一般用在水處理設備中

2. 離子交換器參數的結構原理是什麼

一、離子交換器原理
離子交換法是用離子交換劑上的離子和流體中離子進行交換的方法。流體的離子交換除鹽就是順序用H型陽離子交換樹脂將流體中各種陽離子交換成H+,用
OH型陰離子交換樹脂將流體中各種陰離子交換成OH-，進入水中的H+和OH-離子組成水分子H2O；或者讓流體經過陽陰混合離子交換樹脂層，流體中陽、陰離子幾乎同時被H+和OH-離子所取代。這樣，當流體經過離子交換處理後，就可除盡（吸附）流體中各種的無機鹽類，交換樹脂吸附離子量飽合後，通過酸、鹼、鹽等葯劑進行恢復再生，因而廣泛應用於各種工業及民用領域。
二、離子交換器分類
1. 三塔式流動床：裝填強酸性陽樹脂，用於硬水軟化或純水制備,工業無碘鹽再生。
2. 軟化器：裝填強酸性陽樹脂，用於硬水軟化或純水制備、濕法冶金，製糖、制葯及味精行業，工業無碘鹽再生。
3．陽離子交換器：裝填強酸或弱酸性陽樹脂，用於純水或物料脫鹽、脫鹼、廢水處理、貴金屬回收及生物提純。
4．陰離子交換器：裝填強鹼或弱鹼性陰樹脂，用於純水或物料脫鹽、抗生素分離、放射元素提煉及生化品分離。
5．混合離子交換器：裝填強鹼性陽樹脂與強鹼性陰樹脂，按1:2比例均衡混合，用於制備高純水或超純水。
6．拋光床交換器：裝填非再生型電子級混床樹脂，適用於混床後超純水二次制水，電阻率≥18.2MΩ絕對純水。
三、主要技術參數
工作壓力：0.05MPa～0.6MPa；
工作溫度：5℃～40℃（特殊溫度可定做）；
單機流量：0.5m3/h～200m3/h；
過濾速度：10m3/h～55m3/h；
產品規格：Φ150～Φ2500×H2000～6000mm；
再生方式：順流、逆流、同時再生；
再生流速：4-25m/hr；
再生劑濃度：4-6%；
再生劑用量:2-4倍的樹脂體積；
再生清冼：產品水沖洗呈中性結束；
操作方式：手動或自動閥門控制；
交換器材質：FRP、304、316L、Q235襯膠或塗環氧。

3. 離子交換器的工作原理

工作原理就是離子的交換。
運行時：陽樹脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
陰樹脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+為金屬離子，X-為陰離子。
再生過程為其逆過程。
離子交換器的失效控制
離子交換除鹽水處理最簡單的流程為 陽床-陰床 組成的一級復床除鹽系統。有的一級復床除鹽系統採用單元制，即每套一級復床除鹽系統包括 陽床、（除碳器）、陰床各一台，在離子交換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生；還有的一級復床除鹽系統採用母管制，即陽床與陽床或陰床與陰床是並聯運行的，哪一台交換器失效就再生哪一台。
1 檢測和控制原理
強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.最後被其他陽離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監督陽離子交換器失效是以漏鈉為標準的；其反應方程為（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
強鹼性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他陰離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是以漏硅為標準的；其反應方程為（B代表酸根陰離子，R為樹脂基團）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制點和控制方法
由於母管制系統包含了單元制系統,而且它具有能充分使用樹脂、提高交換器的出水能力、降低酸鹼消耗等優點，我們在研究中主要討論以這種結構為基礎的離子交換除鹽水處理系統。
以成都生物製品研究所蛋白分離車間純水站為例，該系統為母管制水處理系統，系統的結構為：砂濾-活性炭過濾-粗濾-陽床- 一陰-二陰-混床-精濾-純水罐，系統產水能力為5 t/h，在系統的失效控制研究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統的優點對系統進行失效控制。
（1）RO對各有機溶質的去除率大於NF膜。（2）不同有機溶質的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%、81.45%，而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%）。
3 出水水質
原水經一級復床除鹽後，電導率（25℃）低於10μS/cm，水中硅含量低於100μg/L。

4. 鈉離子交換器的結構示意圖

註：1、機械旋轉式多路閥由國內研製生產，但易磨損，現已生產出改進型，性能尚好。
2、柱塞式、板式與水力驅動多路閥由國外引進技術與產品，離子交換器的其它組件均由國內生產配套。這類產品性能可靠、故障率低、使用壽命較長，是設計使用首選。
3、進口集成閥控制形式在軟化水量較小的系統中使用。當軟化水量>40m3/h，可採用「自動隔膜閥組+控制器」的控制模式，
4、組合式平面集成閥由國內自主生產，可拆卸，性能穩定，當軟化水量>25m3/h，水質硬度>8mmol/L時，建議採用「平面集成多路閥+控制器」的自動控制模式。
固定床鈉離子交換器和浮動床鈉離子交換器廣泛應用於生活水處理、鍋爐水處理、及綜合水處理等用水環境。
鈉離子交換器選型標准主要有：水質硬度、產水量、安裝空間

5. 陽床結構圖 陽離子交換樹脂

本公司抄專業主營產品襲有：家用軟水機、鍋爐水處理、空調軟水處理系統、軟化水成套設備、美國富萊克FLECK系列控制閥、阿圖祖AUTOTROL系列多路閥、潤新系列多路閥、漂萊特陽離子交換樹脂、國產優質玻璃鋼樹脂罐、反滲透設備、PE高強度溶鹽箱及加葯箱、優質布水器、中心管、進口加葯計量泵、水處理成套設備。
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6. 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。

(6)陽離子交換器的內部結構擴展閱讀：

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。

7. 離子交換器的組成分類

動軟化器即為鈉離子交換器，主要用於鍋爐、熱電站、化工、輕工、紡織、醫葯、生物、電子、原子能及純水處理的前道處理。
混床是將陰陽離子交換樹脂按一定混合比例裝填在同一個離子交換器內，由於混合離子交換後進入水中的H離子與OH離子立即生成電離度很低的水分子，可以使交換反應進行得十分徹底。混床一般設置於一級復床之後，對水質的進一步純化處理。當水質要求不高時，也可以單獨使用。 有機玻璃離子交換裝置耐腐蝕、無色透明、適用於食品、醫葯、製糖及電子工業小規模純水制備。碳鋼襯膠離子交換裝置具有制水量大、強度高、成本低等特點，適用於大型鍋爐軟化水及大規模純水制備。
純凈水是普通水經過電滲析，使水中原有的礦物質含量極大的降低，同時消毒滅菌，這樣的水就成為了「純凈水」。

8. 離子交換柱的工作原理

離子交換柱的工作原理：
採用離子交換方法，可以把水中呈離子態的陽、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。
離子交換柱（ion exchange column）是用來進行離子交換反應的柱狀壓力容器。充填有離子交換樹脂的細長管柱。可由玻璃、不銹鋼、有機玻璃等不被所用的流動相腐蝕的材料製成。離子交換柱（混床）的分類：混床按再生方式分可分為體內再生混床、體外再生混床、陰樹脂外移再生混床三種。
離子交換柱的分類：
混床按再生方式分可分為體內再生混床、體外再生混床、陰樹脂外移再生混床三種。
1、體外再生混床適合小流量、對環保有嚴格要求的企業。但由於體外再生式混床配套設備多，操作復雜，現在已很少使用。
2、體內再生混床和陰樹脂外移再生混床適合大流量，有專門的水處理操作人員及廢水處理的場合。體內再生混床在運行及整個再生過程均在混床內進行，再生時樹脂不移出設備以外，且陽、陰樹脂同時再生，因此所需附屬設備少，操作簡便。
3、陰樹脂外移再生混床：陰樹脂外移再生式混合床及其配套的陰樹脂再生柱基本構造與小型逆流再生固定床大致相同，陰樹脂再生柱厚度較混合床小，所需的膨脹高度為樹脂層高度的50%～60%，故再生柱可較低，但一般為統一起見做成與混合床相同。

9. 一般電廠的陰陽離子交換器的工作原理

陽床用酸再生之後，樹脂為H型，運行時吸附水中的陽離子，放出H離子，
陰床用鹼再生之後，樹脂為OH型，運行時吸附水中的陰離了，放出OH離子，
放出來的H離子和OH離子反應生成水分子，達到除鹽的目的。

10. 混合離子交換器的工作原理

陰、陽離子交換（混合床）是用於初級純水的進一步精製，一般設置於陰、陽離子交換器之後，也可設置在電滲析或反滲透後串聯後使用，當進水口水質在一般含鹽量下，出水量可降至0.1毫克/升以下，含硅根≤0.05毫克/升,導電度≤1微姆/厘米。處理後的高純水可供高壓鍋爐、電子、醫葯、造紙化工等工業部門應用。
● 工作原理 混合床離子交換法，就是把陰、陽離子交換樹脂放置在同一個交換器中，在運行前將它們均勻混合，所以可看著是由無數陰、陽交換樹脂交錯排列的多級式復床，水中所含鹽類的陰、陽離子通過該項交換器，則被樹脂交換，而得到高度純水。 在混合床中，由於陰、陽樹脂是相互混勻的，所以其陰、陽離子交換反應幾乎同時進行，或者說，水的陽離子交換和陰離子交換是多次交錯進行的，經H型交換所產生的H+和經過OH型交換所產生的OH-都不能積累起來，基本上消除反離子的影響，交換進行得比較徹底。 由於進入混合床的初級純水質較好，交換器的負載較輕，樹脂的交換能力很長時間才被子耗竭。 本混合床採用體內再生法，再生時首先利用兩種樹脂的比重不同，用反洗使用權陰、陽離子交換樹脂完全分離，陽樹脂沉積在下，陰樹脂浮在上面，然後陽樹脂用鹽酸（或硫酸）再生，陰樹脂用燒鹼再生。