阳离子交换器的内部结构

1. 阴阳离子交换柱的结构及工作流程是啥

一般用在水处理设备中

2. 离子交换器参数的结构原理是什么

一、离子交换器原理
离子交换法是用离子交换剂上的离子和流体中离子进行交换的方法。流体的离子交换除盐就是顺序用H型阳离子交换树脂将流体中各种阳离子交换成H+,用
OH型阴离子交换树脂将流体中各种阴离子交换成OH-，进入水中的H+和OH-离子组成水分子H2O；或者让流体经过阳阴混合离子交换树脂层，流体中阳、阴离子几乎同时被H+和OH-离子所取代。这样，当流体经过离子交换处理后，就可除尽（吸附）流体中各种的无机盐类，交换树脂吸附离子量饱合后，通过酸、碱、盐等药剂进行恢复再生，因而广泛应用于各种工业及民用领域。
二、离子交换器分类
1. 三塔式流动床：装填强酸性阳树脂，用于硬水软化或纯水制备,工业无碘盐再生。
2. 软化器：装填强酸性阳树脂，用于硬水软化或纯水制备、湿法冶金，制糖、制药及味精行业，工业无碘盐再生。
3．阳离子交换器：装填强酸或弱酸性阳树脂，用于纯水或物料脱盐、脱碱、废水处理、贵金属回收及生物提纯。
4．阴离子交换器：装填强碱或弱碱性阴树脂，用于纯水或物料脱盐、抗生素分离、放射元素提炼及生化品分离。
5．混合离子交换器：装填强碱性阳树脂与强碱性阴树脂，按1:2比例均衡混合，用于制备高纯水或超纯水。
6．抛光床交换器：装填非再生型电子级混床树脂，适用于混床后超纯水二次制水，电阻率≥18.2MΩ绝对纯水。
三、主要技术参数
工作压力：0.05MPa～0.6MPa；
工作温度：5℃～40℃（特殊温度可定做）；
单机流量：0.5m3/h～200m3/h；
过滤速度：10m3/h～55m3/h；
产品规格：Φ150～Φ2500×H2000～6000mm；
再生方式：顺流、逆流、同时再生；
再生流速：4-25m/hr；
再生剂浓度：4-6%；
再生剂用量:2-4倍的树脂体积；
再生清冼：产品水冲洗呈中性结束；
操作方式：手动或自动阀门控制；
交换器材质：FRP、304、316L、Q235衬胶或涂环氧。

3. 离子交换器的工作原理

工作原理就是离子的交换。
运行时：阳树脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
阴树脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+为金属离子，X-为阴离子。
再生过程为其逆过程。
离子交换器的失效控制
离子交换除盐水处理最简单的流程为 阳床-阴床 组成的一级复床除盐系统。有的一级复床除盐系统采用单元制，即每套一级复床除盐系统包括 阳床、（除碳器）、阴床各一台，在离子交换除盐运行过程中，无论是阳床还是阴床先失效，都是同时再生；还有的一级复床除盐系统采用母管制，即阳床与阳床或阴床与阴床是并联运行的，哪一台交换器失效就再生哪一台。
1 检测和控制原理
强酸性阳树脂对水中各种阳离子的吸附顺序为：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金属离子Na+被吸附的能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，H+.最后被其他阳离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的Na+；因此监督阳离子交换器失效是以漏钠为标准的；其反应方程为（A代表金属阳离子,R为树脂基团）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
强碱性阴树脂对水中各种阴离子的吸附顺序为：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，OH-.被其他阴离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的HSiO3-；因此监督阴离子交换器失效是以漏硅为标准的；其反应方程为（B代表酸根阴离子，R为树脂基团）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制点和控制方法
由于母管制系统包含了单元制系统,而且它具有能充分使用树脂、提高交换器的出水能力、降低酸碱消耗等优点，我们在研究中主要讨论以这种结构为基础的离子交换除盐水处理系统。
以成都生物制品研究所蛋白分离车间纯水站为例，该系统为母管制水处理系统，系统的结构为：砂滤-活性炭过滤-粗滤-阳床- 一阴-二阴-混床-精滤-纯水罐，系统产水能力为5 t/h，在系统的失效控制研究中，我们提出单元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系统的优点对系统进行失效控制。
（1）RO对各有机溶质的去除率大于NF膜。（2）不同有机溶质的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜对乙酸的吸光度去除率分别为95.34%、81.45%，而对苯胺的吸光度去除率则分别为61.50%、46.82%）。
3 出水水质
原水经一级复床除盐后，电导率（25℃）低于10μS/cm，水中硅含量低于100μg/L。

4. 钠离子交换器的结构示意图

注：1、机械旋转式多路阀由国内研制生产，但易磨损，现已生产出改进型，性能尚好。
2、柱塞式、板式与水力驱动多路阀由国外引进技术与产品，离子交换器的其它组件均由国内生产配套。这类产品性能可靠、故障率低、使用寿命较长，是设计使用首选。
3、进口集成阀控制形式在软化水量较小的系统中使用。当软化水量>40m3/h，可采用“自动隔膜阀组+控制器”的控制模式，
4、组合式平面集成阀由国内自主生产，可拆卸，性能稳定，当软化水量>25m3/h，水质硬度>8mmol/L时，建议采用“平面集成多路阀+控制器”的自动控制模式。
固定床钠离子交换器和浮动床钠离子交换器广泛应用于生活水处理、锅炉水处理、及综合水处理等用水环境。
钠离子交换器选型标准主要有：水质硬度、产水量、安装空间

5. 阳床结构图 阳离子交换树脂

本公司抄专业主营产品袭有：家用软水机、锅炉水处理、空调软水处理系统、软化水成套设备、美国富莱克FLECK系列控制阀、阿图祖AUTOTROL系列多路阀、润新系列多路阀、漂莱特阳离子交换树脂、国产优质玻璃钢树脂罐、反渗透设备、PE高强度溶盐箱及加药箱、优质布水器、中心管、进口加药计量泵、水处理成套设备。
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6. 阴阳离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程：

离子交换树脂作用环境中的水溶液中，含有的金属阳离子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换，使得溶液中的阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中，（即为阳离子交换树脂原理）。

水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团，在水中易生成OH-离子）上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中，（即为阴离子交换树脂原理）。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

(6)阳离子交换器的内部结构扩展阅读：

离子交换树脂使用方法：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，有些可达到50目，因此在使用前要先干燥，粉碎，过筛，通常干燥时在烘箱中进行，亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行，粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理，然后用10倍体积的水洗，再用10倍量4%盐酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，然后将氯型转化成OH型，再转化成氯型，最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可，不必洗至中性。

3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置几分钟待树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒；反复操作直至上层液澄清后，即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，将树脂倒入柱子中，还要注意防止气泡产生。

4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液，以适当流速通过柱子，亦可将样品溶液反复通过柱子，直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。

5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来，常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等，可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。

6、树脂再生。

7. 离子交换器的组成分类

动软化器即为钠离子交换器，主要用于锅炉、热电站、化工、轻工、纺织、医药、生物、电子、原子能及纯水处理的前道处理。
混床是将阴阳离子交换树脂按一定混合比例装填在同一个离子交换器内，由于混合离子交换后进入水中的H离子与OH离子立即生成电离度很低的水分子，可以使交换反应进行得十分彻底。混床一般设置于一级复床之后，对水质的进一步纯化处理。当水质要求不高时，也可以单独使用。 有机玻璃离子交换装置耐腐蚀、无色透明、适用于食品、医药、制糖及电子工业小规模纯水制备。碳钢衬胶离子交换装置具有制水量大、强度高、成本低等特点，适用于大型锅炉软化水及大规模纯水制备。
纯净水是普通水经过电渗析，使水中原有的矿物质含量极大的降低，同时消毒灭菌，这样的水就成为了“纯净水”。

8. 离子交换柱的工作原理

离子交换柱的工作原理：
采用离子交换方法，可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除。
以氯化钠（NaCl）代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达：
1、阳离子交换树脂：R—H+Na+→R-Na+H+
2、阴离子交换树脂：R—OH+CL-→R-CL+OH+
阳、阴离子交换树脂总的反应式即可写成：
RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O
由此可看出，水中的Nacl已分别被树脂上的H+和OH-所取代，而反应生成物只有H2O，故达到了去除水中盐的作用。
离子交换柱（ion exchange column）是用来进行离子交换反应的柱状压力容器。充填有离子交换树脂的细长管柱。可由玻璃、不锈钢、有机玻璃等不被所用的流动相腐蚀的材料制成。离子交换柱（混床）的分类：混床按再生方式分可分为体内再生混床、体外再生混床、阴树脂外移再生混床三种。
离子交换柱的分类：
混床按再生方式分可分为体内再生混床、体外再生混床、阴树脂外移再生混床三种。
1、体外再生混床适合小流量、对环保有严格要求的企业。但由于体外再生式混床配套设备多，操作复杂，现在已很少使用。
2、体内再生混床和阴树脂外移再生混床适合大流量，有专门的水处理操作人员及废水处理的场合。体内再生混床在运行及整个再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备以外，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便。
3、阴树脂外移再生混床：阴树脂外移再生式混合床及其配套的阴树脂再生柱基本构造与小型逆流再生固定床大致相同，阴树脂再生柱厚度较混合床小，所需的膨胀高度为树脂层高度的50%～60%，故再生柱可较低，但一般为统一起见做成与混合床相同。

9. 一般电厂的阴阳离子交换器的工作原理

阳床用酸再生之后，树脂为H型，运行时吸附水中的阳离子，放出H离子，
阴床用碱再生之后，树脂为OH型，运行时吸附水中的阴离了，放出OH离子，
放出来的H离子和OH离子反应生成水分子，达到除盐的目的。

10. 混合离子交换器的工作原理

阴、阳离子交换（混合床）是用于初级纯水的进一步精制，一般设置于阴、阳离子交换器之后，也可设置在电渗析或反渗透后串联后使用，当进水口水质在一般含盐量下，出水量可降至0.1毫克/升以下，含硅根≤0.05毫克/升,导电度≤1微姆/厘米。处理后的高纯水可供高压锅炉、电子、医药、造纸化工等工业部门应用。
● 工作原理 混合床离子交换法，就是把阴、阳离子交换树脂放置在同一个交换器中，在运行前将它们均匀混合，所以可看着是由无数阴、阳交换树脂交错排列的多级式复床，水中所含盐类的阴、阳离子通过该项交换器，则被树脂交换，而得到高度纯水。 在混合床中，由于阴、阳树脂是相互混匀的，所以其阴、阳离子交换反应几乎同时进行，或者说，水的阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的，经H型交换所产生的H+和经过OH型交换所产生的OH-都不能积累起来，基本上消除反离子的影响，交换进行得比较彻底。 由于进入混合床的初级纯水质较好，交换器的负载较轻，树脂的交换能力很长时间才被子耗竭。 本混合床采用体内再生法，再生时首先利用两种树脂的比重不同，用反洗使用权阴、阳离子交换树脂完全分离，阳树脂沉积在下，阴树脂浮在上面，然后阳树脂用盐酸（或硫酸）再生，阴树脂用烧碱再生。