阳离子交换树脂系统设计

1. 为什么说阳离子交换树脂交换能力是阴离子交换树脂的两倍

这一般是指强酸阳树脂和强碱阴树脂的工作交换容量，比如在混床设计时，一般阳树脂装填体积量：阴树脂装填体积量为1:2，因为设计参数一般阳树脂001x7MB工作交换容量为900-1000mmol/L，阴树脂201x7MB工作交换容量为350-400mmol/L，为了尽量让阴阳树脂同时失效，所以采用调高阴树脂装填量，即使按阳：阴＝1:2的比例，混床设备依然是阴树脂先失效，所以混床在线监测一般是先漏硅，后漏钠。同样的道理，在一级除盐水系统中，阳床和阴床的设备设计尺寸，也会根据阳阴树脂的工作交换容量差，作出相应调整，只是很多项目为了设备争气美观，采用了增加阴离子交换器的直径，而高度一般是统一的。
借此问题回答之际，呼吁国内离子交换树脂生产企业同行，将企业发展眼光放长远一些，尤其是个别企业（在此不方便一一点名），不要为了眼前的蝇头小利，生产那些偷工减料的产品，市场用户终究是会渐渐明白性价比的，国家也不会允许你们将三废如此偷排放的，因为你们的子孙后代终究还是需要这个地球，需要这份空气，需要一些干净的水源。
还有也顺便敬告广大用户，控制采购成本是需要专业技术为基础的，一味的打压供应商产品价格，您就不怕搬了石头砸自己的脚？买的终究没有卖的精，你那些所谓的节约降低采购成本，是否用专业数据统计过，您的使用成本？离子交换树脂最大的特点就是可以重复使用，如果在重复使用中，制水量不足，再生频率变高，酸碱耗水耗以及人工成本是否一一统计了？
最后呼吁国家废除现有招投标制度，因为现有的招投标法，已经严重被滥用，集体拍板也就是集体承担责任，其实也意味着没有人会去承担责任。国内市场持续十多年的低价恶性竞争，所谓的层层审批制度，这类制度成为了大众创新万众创业的拦路虎绊脚石，因为一些创新技术是需要终端市场去尝试的，其中必然存在失败的概率，而现如今，反腐让您怠工，招投标让您不愿去学习研究技术，长久如此下去，您的不进步，让我失去了为您提供服务的同时，也丧失了国内整个实体经济的良性有效持续发展的机会。

2. 离子交换树脂系统的阳阴离子交换树脂

离子交换树脂常用于原水处理的有钠型阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，全名称由分类名称、骨架(或基因)名称、基本名称构成。根据树脂的酸碱性分，属酸性的在名称前加“阳”，强酸性阳离子树脂与NaCl作用，转变为钠型树脂使用，就叫做“钠型阳离子交换树脂”。属碱性的在名称前加“阴”。

3. 阳离子交换树脂主要生产设备清单有知道

工艺大致可分为三个
步骤:首先经悬浮聚合将液体状的单体聚合成固体状的专离子交换树脂
骨架,俗称为“白球属”,其次通过磺化反应,引入功能基团,最后通
过树脂转型处理后制成树脂成品。 其中主要设备清单有：
1）聚合反应釜（苯乙烯和二乙烯苯发生聚合反应制得半成品白球）；
2）烘干设备（将制得的半成品“白球”烘干）；
3）筛分设备（将烘干的白球按照标准粒度进行筛分）；
4）合成反应釜（将白球在二氯乙烷溶胀下，加温加入发烟硫酸，完成磺化合成反应）；
5）转型反应釜（将磺化合成完的树脂，用NaCl或NaOH转型清洗）
6）包装设备（完成包装入库）。
当然还有一些辅助设备，比如酸槽，碱槽，真空设备、自动化程度高的还会配置DCS控制系统。

4. 阳床结构图 阳离子交换树脂

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5. 阳离子交换树脂的工作原理是怎么样的

阳离子交换树脂吸附交换原理

强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3－，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。

树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。

弱酸性阳离子树脂

这类树脂含弱酸性基团，如羧基－COOH，能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO－(R为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。

其实阳离子交换树脂在我们实际使用过程中，一般都是将树脂变味其他离子形式进行运行，以满足各种场景使用需求。例如经常会将强酸性的阳离子交换树脂和NaCl一起转变为钠型的树脂后再投入使用，当树脂置换过程中就会放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附，除去这些离子。反应时没有放出H+，可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)。

而且这类树脂以钠型状态运行使用后，可直接用盐水对树脂进行再生(不用强酸)。

6. 离子交换树脂系统的介绍

离子交换树脂常用于原水处理的有钠型阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，全名称由分类名称、骨架(或基因)名称、基本名称构成。根据树脂的酸碱性分，属酸性的在名称前加“阳”，强酸性阳离子树脂与NaCl作用，转变为钠型树脂使用，就叫做“钠型阳离子交换树脂”。属碱性的在名称前加“阴”。

1、 强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基-SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3-，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团恢复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。

2、 弱酸性阳离子树脂

这类树脂含弱酸性基团，如羧基-COOH，能在水中离解出H+而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO-(R为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生。

3、 强碱性阴离子树脂

这类树脂含有强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团)，能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。

4、 弱碱性阴离子树脂

这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2，它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生

7. 阳离子交换树脂的物理结构

离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。 凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2～4nm(2×10－6 ～4×10－6mm)。
这类树脂较适合用于吸附无机离子，它们的直径较小，一般为0.3～0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质，因后者的尺寸较大，如蛋白质分子直径为5～20nm，不能进入这类树脂的显微孔隙中。 大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架，内部有大量永久性的微孔，再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网孔(macro-pore)，润湿树脂的孔径达100～500nm，其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这不仅为离子交换提供了良好的接触条件，缩短了离子扩散的路程，还增加了许多链节活性中心，通过分子间的范德华引力(van de waal's force)产生分子吸附作用，能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质，扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质，例如化工厂废水中的酚类物。
大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活性中心多，离子扩散速度快，离子交换速度也快很多，约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高，所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点：耐溶胀，不易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及对有机大分子物质较易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。

8. 离子交换树脂系统的主要工艺

第一种：采用阳阴离子交换树脂取得的去离子水，一般通过之后，出水电导率可降到10us/cm以下，再经过混床就可以达到0.2μs/cm以下了。但是这种方法做出来的水成本较高，而且颗粒杂质太多，达不到理想的要求。
第二种：预处理（即砂碳过滤器+精密过滤器）+反渗透+混床工艺这种方法是目前采用最多的，因为反渗透投资成本也不算高，可以去除90%以上的水中离子，剩下的离子再通过混床交换除去，这样可使出水电导率：0.2左右。这样是目前最流行的方法。
第三种：采用两级反渗透方式 自来水→多介质过滤器→活性炭过滤器→软化水器→中间水箱→低压泵→精密过滤器→一级反渗透→PH调节→混合器→二级反渗透（反渗透膜表面带正电荷）→纯水箱→纯水泵→微孔过滤器→用水点
第四种：前处理与第二种方法一样使用反渗透，只是后面使用的混床采用EDI连续除盐膜块代替，这样就不用酸碱再生树脂，而是用电再生。这就彻底使整个过程无污染了，经过处理后的水质可达到：15M以上。但这这种方法的前期投资比较多，运行成本低。根据各公司的情况做适当的投资。最好不过了。 其流程如下
原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→软化水器→中间水箱→低压泵→PH值调节系统→高效混合器→精密过滤器→高效反渗透→中间水箱→EDI水泵→EDI系统→微孔过滤器→用水点