離子交換設備的原理

㈠ 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。

㈡ 全自動鈉離子交換器的工作原理

1. 鈉離子交換器的工作原理涉及樹脂的再生過程。樹脂在吸收一定量的鈣、鎂離子後，需要進行再生以恢復其軟化交換的能力。
2. 再生過程使用鹽箱中的食鹽水來沖洗樹脂層，將樹脂上的硬度離子置換出來，並通過再生廢液排出罐外。
3. 軟水器主要由樹脂罐（包括主罐和付罐）、水力控制閥以及鹽箱這三個部分組成。
4. 水力控制閥內部裝有兩個渦輪，它們在水流的推動下帶動兩組齒輪。根據累積流量的變化，這些部件巧妙地控制閥門的開閉，自動完成軟水器的運行、再生、清洗、排污以及鹽箱補水的循環過程。
5. 在兩樹脂罐之間，系統會自動切換，實現一罐使用而另一罐備用，確保連續不間斷地供應軟水。

㈢ 離子交換設備的工作原理

抄離子交換系統是通過陰陽離子樹脂對水中的陰陽離子進行置換的處理工藝，離子交換設備中的陰陽離子交換樹脂按照不同的比例進行搭配，組成離子交換陽床系統、離子交換陰床系統和離子混床系統三種。混床系統是在反滲透處理工藝後用來製取超純水。離子交換設備採用離子交換方法，把水中的陰陽離子清除，用氯化鈉代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應方程式如下：

陽離子交換樹脂：R—H+Na+ R—Na+H+

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為：

RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O

從而看出，水中的氯化鈉已分別被樹脂上的氫離子和氫氧根離子所取代，生成水，達到清除水中鹽的作用。

㈣ 離子交換器工作原理

離子交換器的工作原理是基於離子的交換過程。在運行時，陽樹脂（H-R）與陽離子（M+）結合，形成（M-R）和氫離子（H+），而陰樹脂（OH-R）與陰離子（X-）結合，生成（X-R）和氫氧根離子（OH-）。這個過程的逆過程即為樹脂的再生。

在離子交換除鹽水處理中，常見的是一級復床系統，由陽床和陰床組成。單元制系統中，陽床和陰床會同時再生當其中任意一方失效；而在母管制系統中，陽床與陽床或陰床與陰床並聯運行，失效時只需再生對應失效的交換器。

檢測和控制離子交換器的失效主要依據侍鄭樹脂層的保護層穿透。陽離子交換器通過監測鈉離子（Na+）的泄漏來判斷失效，因為Na+的吸附能力最弱；陰離子交換器則通過監測硅離子（HSiO3-）的泄漏，HSiO3-的吸附能力最弱。其反應方程分別描述了這兩個過程。

控制點和方法上，母管制系統的優勢在於能更高雹喚效地使用樹脂和提高出水能力。以成都生物製品研究所的純水站為例，該系統採用了母管制結構，通過單元失效控制策略，實現了對系統失效的有效管理。

至於出水水質，一級復床處理後的水，其電導率在25℃時低於10μS/cm，硅含量低於100μg/L，這表明系統的除鹽效果顯著，能滿足大部分應用需求。

離子交換器鈉離子交換器、陰陽床、混合床等種類。鈉離子交換器是源談凱用於去除水中鈣離子、鎂離子，製取軟化水的離子交換器。有機玻璃離子交換裝置耐腐蝕與無色透明、適用於食品、醫葯、製糖及電子工業小規模純水制備。