陽離子交換樹脂系統設計

1. 為什麼說陽離子交換樹脂交換能力是陰離子交換樹脂的兩倍

這一般是指強酸陽樹脂和強鹼陰樹脂的工作交換容量，比如在混床設計時，一般陽樹脂裝填體積量：陰樹脂裝填體積量為1:2，因為設計參數一般陽樹脂001x7MB工作交換容量為900-1000mmol/L，陰樹脂201x7MB工作交換容量為350-400mmol/L，為了盡量讓陰陽樹脂同時失效，所以採用調高陰樹脂裝填量，即使按陽：陰＝1:2的比例，混床設備依然是陰樹脂先失效，所以混床在線監測一般是先漏硅，後漏鈉。同樣的道理，在一級除鹽水系統中，陽床和陰床的設備設計尺寸，也會根據陽陰樹脂的工作交換容量差，作出相應調整，只是很多項目為了設備爭氣美觀，採用了增加陰離子交換器的直徑，而高度一般是統一的。
藉此問題回答之際，呼籲國內離子交換樹脂生產企業同行，將企業發展眼光放長遠一些，尤其是個別企業（在此不方便一一點名），不要為了眼前的蠅頭小利，生產那些偷工減料的產品，市場用戶終究是會漸漸明白性價比的，國家也不會允許你們將三廢如此偷排放的，因為你們的子孫後代終究還是需要這個地球，需要這份空氣，需要一些干凈的水源。
還有也順便敬告廣大用戶，控制采購成本是需要專業技術為基礎的，一味的打壓供應商產品價格，您就不怕搬了石頭砸自己的腳？買的終究沒有賣的精，你那些所謂的節約降低采購成本，是否用專業數據統計過，您的使用成本？離子交換樹脂最大的特點就是可以重復使用，如果在重復使用中，制水量不足，再生頻率變高，酸鹼耗水耗以及人工成本是否一一統計了？
最後呼籲國家廢除現有招投標制度，因為現有的招投標法，已經嚴重被濫用，集體拍板也就是集體承擔責任，其實也意味著沒有人會去承擔責任。國內市場持續十多年的低價惡性競爭，所謂的層層審批制度，這類制度成為了大眾創新萬眾創業的攔路虎絆腳石，因為一些創新技術是需要終端市場去嘗試的，其中必然存在失敗的概率，而現如今，反腐讓您怠工，招投標讓您不願去學習研究技術，長久如此下去，您的不進步，讓我失去了為您提供服務的同時，也喪失了國內整個實體經濟的良性有效持續發展的機會。

2. 離子交換樹脂系統的陽陰離子交換樹脂

離子交換樹脂常用於原水處理的有鈉型陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，全名稱由分類名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱構成。根據樹脂的酸鹼性分，屬酸性的在名稱前加「陽」，強酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉變為鈉型樹脂使用，就叫做「鈉型陽離子交換樹脂」。屬鹼性的在名稱前加「陰」。

3. 陽離子交換樹脂主要生產設備清單有知道

工藝大致可分為三個
步驟:首先經懸浮聚合將液體狀的單體聚合成固體狀的專離子交換樹脂
骨架,俗稱為「白球屬」,其次通過磺化反應,引入功能基團,最後通
過樹脂轉型處理後製成樹脂成品。 其中主要設備清單有：
1）聚合反應釜（苯乙烯和二乙烯苯發生聚合反應製得半成品白球）；
2）烘乾設備（將製得的半成品「白球」烘乾）；
3）篩分設備（將烘乾的白球按照標准粒度進行篩分）；
4）合成反應釜（將白球在二氯乙烷溶脹下，加溫加入發煙硫酸，完成磺化合成反應）；
5）轉型反應釜（將磺化合成完的樹脂，用NaCl或NaOH轉型清洗）
6）包裝設備（完成包裝入庫）。
當然還有一些輔助設備，比如酸槽，鹼槽，真空設備、自動化程度高的還會配置DCS控制系統。

4. 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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5. 陽離子交換樹脂的工作原理是怎麼樣的

陽離子交換樹脂吸附交換原理

強酸性陽離子樹脂

這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。

樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。

弱酸性陽離子樹脂

這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。

其實陽離子交換樹脂在我們實際使用過程中，一般都是將樹脂變味其他離子形式進行運行，以滿足各種場景使用需求。例如經常會將強酸性的陽離子交換樹脂和NaCl一起轉變為鈉型的樹脂後再投入使用，當樹脂置換過程中就會放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附，除去這些離子。反應時沒有放出H+，可避免溶液pH下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。

而且這類樹脂以鈉型狀態運行使用後，可直接用鹽水對樹脂進行再生(不用強酸)。

6. 離子交換樹脂系統的介紹

離子交換樹脂常用於原水處理的有鈉型陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂，全名稱由分類名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱構成。根據樹脂的酸鹼性分，屬酸性的在名稱前加「陽」，強酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉變為鈉型樹脂使用，就叫做「鈉型陽離子交換樹脂」。屬鹼性的在名稱前加「陰」。

1、 強酸性陽離子樹脂

這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基-SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3-，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團恢復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。

2、 弱酸性陽離子樹脂

這類樹脂含弱酸性基團，如羧基-COOH，能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO-(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生。

3、 強鹼性陰離子樹脂

這類樹脂含有強鹼性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)-NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH-而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。

4、 弱鹼性陰離子樹脂

這類樹脂含有弱鹼性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH-而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生

7. 陽離子交換樹脂的物理結構

離子樹脂常分為凝膠型和大孔型兩類。 凝膠型樹脂的高分子骨架，在乾燥的情況下內部沒有毛細孔。它在吸水時潤脹，在大分子鏈節間形成很微細的孔隙，通常稱為顯微孔(micro-pore)。濕潤樹脂的平均孔徑為2～4nm(2×10－6 ～4×10－6mm)。
這類樹脂較適合用於吸附無機離子，它們的直徑較小，一般為0.3～0.6nm。這類樹脂不能吸附大分子有機物質，因後者的尺寸較大，如蛋白質分子直徑為5～20nm，不能進入這類樹脂的顯微孔隙中。 大孔型樹脂是在聚合反應時加入致孔劑，形成多孔海綿狀構造的骨架，內部有大量永久性的微孔，再導入交換基團製成。它並存有微細孔和大網孔(macro-pore)，潤濕樹脂的孔徑達100～500nm，其大小和數量都可以在製造時控制。孔道的表面積可以增大到超過1000m2/g。這不僅為離子交換提供了良好的接觸條件，縮短了離子擴散的路程，還增加了許多鏈節活性中心，通過分子間的范德華引力(van de waal's force)產生分子吸附作用，能夠象活性炭那樣吸附各種非離子性物質，擴大它的功能。一些不帶交換功能團的大孔型樹脂也能夠吸附、分離多種物質，例如化工廠廢水中的酚類物。
大孔樹脂內部的孔隙又多又大，表面積很大，活性中心多，離子擴散速度快，離子交換速度也快很多，約比凝膠型樹脂快約十倍。使用時的作用快、效率高，所需處理時間縮短。大孔樹脂還有多種優點：耐溶脹，不易碎裂，耐氧化，耐磨損，耐熱及耐溫度變化，以及對有機大分子物質較易吸附和交換，因而抗污染力強，並較容易再生。

8. 離子交換樹脂系統的主要工藝

第一種：採用陽陰離子交換樹脂取得的去離子水，一般通過之後，出水電導率可降到10us/cm以下，再經過混床就可以達到0.2μs/cm以下了。但是這種方法做出來的水成本較高，而且顆粒雜質太多，達不到理想的要求。
第二種：預處理（即砂碳過濾器+精密過濾器）+反滲透+混床工藝這種方法是目前採用最多的，因為反滲透投資成本也不算高，可以去除90%以上的水中離子，剩下的離子再通過混床交換除去，這樣可使出水電導率：0.2左右。這樣是目前最流行的方法。
第三種：採用兩級反滲透方式 自來水→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟化水器→中間水箱→低壓泵→精密過濾器→一級反滲透→PH調節→混合器→二級反滲透（反滲透膜表面帶正電荷）→純水箱→純水泵→微孔過濾器→用水點
第四種：前處理與第二種方法一樣使用反滲透，只是後面使用的混床採用EDI連續除鹽膜塊代替，這樣就不用酸鹼再生樹脂，而是用電再生。這就徹底使整個過程無污染了，經過處理後的水質可達到：15M以上。但這這種方法的前期投資比較多，運行成本低。根據各公司的情況做適當的投資。最好不過了。 其流程如下
原水→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟化水器→中間水箱→低壓泵→PH值調節系統→高效混合器→精密過濾器→高效反滲透→中間水箱→EDI水泵→EDI系統→微孔過濾器→用水點