离子交换器隔离点

① 离子交换的基本原理和装置运行方式

离子交换的基本原理和装置运行方式

借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于传质分离过程的单元操作。离子交换是可逆的等当量交换反应。下面一起来了解一下离子交换的基本原理和装置运行方式：

1.1离子交换的基本原理

水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。其中离子交换树脂应用广泛，种类多，而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。

离子交换树脂按结构特征，分为：凝胶型、大孔型和等孔型;

按树脂母体种类，分为：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;

按其交换基团性质，分为：强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。

⑴离子交换树脂的构造

是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成两部分：固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成所谓固定离子，活动部分，能在一定范围内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子。

⑵基本性能

①外观

呈透明或半透明球形，颜色有乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色等，

②交联度

指交联剂占树脂原料总重量的百分数。对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响，一般水处理中树脂的交联度为7%～10%.

③含水率

指每克湿树脂所含水分的百分率，一般为50%，交联度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶胀性

指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。一般来说，交联度越小，活性基团越容易电离，可交换离子的水合离子半径越大，则溶胀度越大;树脂周围溶液电解质浓度越高，树脂溶胀率就越小。

在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期，减少再生次数，以延长树脂的使用寿命。

⑤密度

分为干真密度、湿真密度和湿视密度

⑥交换容量

是树脂最重要的性能，是设计离子交换过程装置时所必须的数据，定量地表示树脂交换能力的大小。分为全交换容量和工作交换容量。

⑦有效PH范围

由于树脂的交换基团分为强酸强碱和弱酸弱碱，所以水的PH值对其电离会产生影响，影响其工作交换容量。弱碱只能在酸性溶液中以及弱酸在碱性溶液中有较高的交换能力。

⑧选择性

即离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能。除与树脂类型有关外，还与水中湿度和离子浓度有关。

⑨离子交换平衡

离子交换反应是可逆反应，服从质量作用定律和当量定律。经过一定时间，离子交换体系中固态的树脂相和溶液相之间的离子交换反应达到平衡，其平衡常数也称为离子交换选择系数。降低反应生成物的浓度有利于交换反应的进行。

⑩离子交换速率

主要受离子交换过程中离子扩散过程的影响。

其他性能：如溶解性、机械强度和耐冷热性等。离子交换树脂理论上不溶于水，机械强度用年损耗百分数表示，一般要求小于3%～7%/年。另外，温度对树脂机械强度和交换能力有影响。温度低则树脂的机械强度下降，阳离子比阴离子耐热性能好，盐型比酸碱型耐热好。

⑶树脂层离子交换过程

以离子交换柱中装填钠型树脂，从上而下通以含有一定浓度钙离子的硬水为例，以交换柱的深度为横坐标，以树脂的饱和度为纵坐标，可绘得某一时刻的饱和度曲线。就整个交换过程而言，树脂层的变化可分为三个阶段。

1.2离子交换装置运行方式

离子交换装置按运行方式不同，分为固定床和连续床

⑴固定床的构造与压力滤罐相似，是离子交换装置中最基本的也是最常用的一种型式，其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行，根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的.位置的不同，可分为单层床、双层床和混合床。

单层床是在离子交换器中只装填一种树脂，如果装填的是阳树脂，称为阳床;如果装填的是阴树脂，称为阴床。

双层床是离子交换器内按比例装填强、弱两种同性树脂，由于强、弱两种树脂密度的不同，密度小的弱型树脂在上，密度大的强型树脂在下，在交换器内形成上下两层。

混合床则是在交换器内均匀混杂的装填阴、阳两种树脂，由于阴、阳树脂混杂，因此原水流经树脂层时，阴、阳两种离子同时被树脂所吸附，其产物氢离子和氢氧根离子又因反应生成水而得以降低，有利于交换反应进行的彻底，使得出水水质大大提高。但其缺点是再生的阴、阳树脂很难彻底分层。于是又发明了三层混床新技术，保证在反洗时将阴、阳树脂分隔开来。

根据固定床原水与再生液的流动方向，又分为两种形式，原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离子交换器的，称为顺流再生固定床，原水与再生液流向相反的，称为逆流再生固定床。

顺流再生固定床的构造简单，运行方便，但存在几个缺点：在通常生产条件下，即使再生剂单位耗量二至三倍于理论值，再生效果也不太理想;树脂层上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期间，原水中被去除的离子首先被上层树脂所吸附，置换出来的反离子随水流流经底层时，与未再生好的树脂起逆交换反应，上一周期再生时未被洗脱出来的被去除的离子，作为泄漏离子出现在本周期的出水中，所以出水剩余被去除的离子较大;而到了了工作后期，由于树脂层下半部原先再生不好，交换能力低，难以吸附原水中所有被去除的离子，出水提前超出规定，导致交换器过早地失效，降低了工作效率。因此，顺流再生固定床只选用于设备出水较小，原水被去除的离子和含盐量较低的场合。

逆流再固定床的再生有两种操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以弥补顺流再生的缺点，而且出水质量显著提高，原水水质适用范围扩大，对于硬度较高的水，仍能保证出水水质，所以目前采用该法较多。

总起来说，固定床有出水水质好等优点，但固定床离子交换器存在三个缺点：一是树脂交换容量利用率低，二是在同设备中进行产水和再生工序，生产不连续，三是树脂中的树脂交换能力使用不均匀，上层的饱和程度高，下层的低。

为克服固定床的缺点，开发出了连续式离子交换设备，即连续床。

⑵连续床又分为移动床和流动床

移动床的特点是树脂颗粒不是固定在交换器内，而是处于一种连续的循环运动过程中，树脂用量可减少三分之一至二分之一，设备单位容积的处理水量还可得到提高，如双塔移动床系统和三塔移动床系统。

流动床是运行完全连续的离子交换系统，但其操作管理复杂，废水处理中较少应用。

② 阴离子为什么要设置在阳离子之后

阳树脂是先吸附水中钙-镁-钠离子，在经过阴树脂，这样一来阴树脂寿命就长。

1)阴离子交换树脂失效再生时，是用NaOH再生的，如果阴床放在前面，那么再生剂中的OH-离子再生时，被吸附在阴树脂上，在运行时遇到水中的阳离子Ca2+、Mg2+、Fe3+等产生反应，其结果是生成Ca(OH)2、Mg(OH)2、Fe(OH)3、Ca(HSiO3)2等的沉淀，附着在阴树脂的表面，阻塞和污染树脂，阻止其继续进行离子交换，而且难以清除。

2)阴离子交换树脂的交换容量比阳离子交换树脂低得多，又极易受到有机物的污染，因此，如果阴床放在阳床之前，势必有更多机会遭受到有机污染，交换容量还会更低，对脱盐水处理不利。

3)脱盐水处理最难点之一是除去水中的硅酸根HSiO3-，是由强碱阴离子交换树脂去除的。但是硅酸根HSiO3-在碱性水中是以盐型NaHSiO3存在的，而HSiO3-在酸性水中是以硅酸（H2SiO3）形式存在的。强碱阴离子交换树脂对于硅酸的交换能力要比硅酸盐的交换能力大得多，即最好是在酸性水的情况下进行交换，而阳离子交换塔的出水刚好是呈酸性的水，因此，阴床设置在阳床之后，对去除水中的硅酸根十分有利。4)离子交换树脂的交换反应有可逆现象存在。这是反离子作用，所以要有很强的交换势，离子交换才比较顺利。把交换容量大的强酸阳树脂放在第一级，交换下来的H+迅速与水中的阴离子生成无机酸，再经过阴离子树脂交换下来的OH-，是H+与OH-生成水，消除了反离子影响，对阴离子交换反应十分有利。

③ 离子交换法在废水处理中有哪些应用

在废水处理中，离子交换法可用于去除废水中的某些有害物质，回收有价值化学品、重金属和稀有元素，或为了实现水资源的重复利用。主要用于处理电镀废水，如镀铬废水、镀镍废水、镀镉废水、镀金废水、镀银废水、镀锌废水、镀铜废水及含氰废水等，在胶片洗印废水中回收银、CD-2、CD-3等贵重化学药品，还可用于其他含铬废水、含镍废水和含汞废水、放射性废水的处理。
每升含铬数十至数百毫克的电镀废水首先经过过滤去除悬浮物，再经阳离子交换器除去金属离子，然后进入阴离子交换器除去Cr2O7-和Cr2O4- ，出水六价铬的含量小于0.5mg/L，还可作为清洗水循环使用。阴树脂用12%NaOH再生后，再生液含铬可高达17g/L，将此再生液H型阳离子交换器使Na2CrO4 转变成铬酸，再经蒸发浓缩7～8倍后，可返回电镀槽重新使用。
离子交换法处理电镀废水，第一个阳离子交换器的作用有两个，一是除去金属离子及杂质，减少对阴树脂的污染，因为重金属对树脂的氧化分解能起催化作用;二是降低pH值，使六价格以Cr2O7- 存在，因为阴树脂Cr2O7- 的选择性大于Cr2O4- 和其他阴离子的选择性，而且交换一个Cr2O7- 除去两个Cr6+，面交换一个Cr2O4- 只能除去一个Cr6+。由于Cr2O7- 是强氧化剂，容易引起树脂的氧化性破坏，因此一定要选用化学稳定性较好的强碱性树脂
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④ 什么是离子交换系统

离子交换器是利用阴、阳离子交换树脂的交换吸附性能，去除水中的各种阴、阳离子，达到脱盐的目的。离子交换器按单台设备分类有阳床、阴床、混床，在水处理应用中，以多种组合形式组成多种除盐系统，以达到设计要求。离子交换器是制备高纯水的必备设备，广泛应用于医药、化工、电子、电镀、锅炉等领域，与反渗透、电渗析组合处理后的水质电阻率可达到1~18M
.CM。电除离子系统(EDI)
EDI(Electrodeionization)技术将电渗析技术和离子交换技术有机地结合在一起，可有效地去除水中微量的电解质离子杂质，连续24小时制取高品质纯水，具有安装简单、作维护方便、无需酸碱再生、不污染环境等优点。
工作原理
EDI膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成。在每个单元内有两类不同的室:待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满，这些树脂位于两个膜之间:只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。
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⑤ Deae52阴离子交换柱上样量怎么确定，想尽可能上很多样品，但是不会影响分离效果

阴离子交换器 又叫阴床，作用是用阴树脂中的氢氧根交换掉水中的其他阴离版子。离子交换器分为权:钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类，。离子交换柱(器)外壳一般采用硬聚氯乙烯(PVC)、硬聚氯乙烯复合玻璃钢(PVC-FRP)、有机玻璃(PMMA)、有机玻璃复合透明玻璃钢(PMMA-FRP)、钢衬胶(JR)、不锈钢衬胶等材质。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，工业生产所需进行硬水软化、去离子水制备的场合，还可用于食品药物的脱色提纯，贵重金属、化工原料的回收，电镀废水的处理等。 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。

⑥ 如何正确有效解决离子交换树脂污染问题

离子交换树脂在长期工作过程中，经常会被原水中含有的各种杂质所污染，例如有机物，铁，硅，悬浮物等，受不同污染物质污染后的树脂，需要采用相应的解决办法，有效的排除污染难题，恢复其性能。
罗门哈斯4000CL树脂硅污染的处理方法
硅化合物污染发生在强碱阴离子交换器中，尤其是在强、弱型阴树脂联合应用的设备和系统中，其结果往往导致阴交换器的除硅效率下降。
发生这种污染的原因是再生不充分，或树脂失效后没有及时再生。处理方法，可用稀的温碱液浸泡溶解。碱液浓度为2%，温度约40度。污染严重时，可使用加温的4%氢氧化钠溶液循环清洗。
罗门哈斯4000CL树脂受有机物污染的处理方法
苯乙烯系强碱性阴树脂易受有机物污染，其征状为：(1)树脂颜色变深;(2)工作交换容量下降;(3)出水电导率增大;(4)出水pH值降低;(5)出水二氧化硅含量增大;(6)清洗水量增加。
防止有机物污染的基本措施是在预处理中将水中有机物尽量除去，并采用抗污染树脂，如大孔弱碱阴树脂，丙烯酸系阴树脂对抗有机物污染很有效。
常用复苏方法为碱性盐法。即用10%NaCl+4-6%NaOH混合液，用量为3个床体积，以缓慢的流速通过树脂层，当第2个床体积通过入后，浸泡树脂8小时或放置过夜，再通入第3床体积混合液。混合液需加温至40-50度。若在混合液中加1%左右磷酸钠或硝酸钠，或结合压缩空气搅拌树脂层，则效果更佳。
当用碱性盐法效果不佳时，可以考虑用次氯酸钠溶液清洗。此时，在阴单床或混床系统，先用至少一个床体积的10%NaCl溶液通过树脂层，使树脂彻底失效。次氯酸钠溶液浓度为有效氯含量1%，用量为3个树脂床体积。第2个床体积溶液在树脂床内浸泡4小时，溶液不用加热。最后，微量的次氯酸钠必须淋洗(冲洗)干净，包括下水道中的废液。
罗门哈斯分离树脂铁污染的处理方法
阳树脂中的铁主要来源于原水中的铁离子，特别是铁盐作为混凝剂时。阴树脂中的铁主要来源于再生液。被铁污染的树脂颜色变深，交换容量降低，并会加速阴树脂有降解。
清除铁化合物的方法，通常是用加抑制剂的高浓度盐酸(10-15%)浸泡树脂5-12小时，甚至更长。也可用柠檬酸、氨基三乙酸、EDTA等络合物进行处理。

⑦ 如何除去应硬水中的钙镁离子

若水的硬度是暂时硬度，这种水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的氢氧化镁沉淀。这些沉淀物析出，水的硬度就可以降低，从而使硬度较高的水得到软化。
若水的硬度是永久硬度，往往使用以下几种方法。
1)离子交换法：采用特定的阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就避免了随温度的升高而造成水垢生成的情况。这种方法是目前最常用的标准方式。主要优点是：效果稳定准确，工艺成熟。可以将硬度降至0。采用这种方式的软化水设备一般也叫做“离子交换器”(由于采用的多为钠离子交换树脂，所以也多称为“钠离子交换器”)、软水机、软水器。
2)膜分离法：纳滤膜(NF)及反渗透膜(RO)均可以拦截水中的钙镁离子，从而从根本上降低水的硬度。这种方法的特点是，效果明显而稳定，处理后的水适用范围广；但是对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。一般较少用于专门的软化处理。
3)石灰法：向水中加入石灰，主要是用于处理大流量的高硬水，只能将硬度降到一定的范围。
4)电磁法：采用在水中加上一定的电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙(碳酸镁)沉积的速度及沉积时的物理特性来阻止硬水垢的形成。其特点是：设备投资小，安装方便，运行费用低；但是效果不够稳定性，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能仅是影响一定范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有一定局限。多用于商业(如中央空调等)循环冷却水的处理，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理(同时由于该种设备的机理并未得到真正的理论证实)。
5)加药法：向水中加入专用的阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。现工业上可以使用的的阻垢剂很多。这种方法的特点是：一次性投入较少，适应性广；但水量较大时运行成本偏高，由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。在民用领域中也很少应用。
水的暂时硬度是由碳酸氢钙或碳酸氢镁引起的，这种水经过煮沸以后，水里所含的碳酸氢钙或碳酸氢镁就会分解成不溶于水的碳酸钙和难溶于水的碳酸镁沉淀。

⑧ 什么是离子交换法，它有哪些用途

离子交换系统又叫除盐系统，看名字就知道干嘛用的。
离子交换器分阴离子交换器、专阳离子属交换器、混合离子交换器，俗称阴床、阳床、混床。
前俩个组一起就是最简单的一级除盐系统，阳床可以单独使用作软水器（去除钙镁等硬度离子），混床一般制高纯水才会用。
现在离子交换法用的比以前少了，大多新建的制水系统都用膜法处理（超滤膜、反渗透膜、脱气膜、EDI），占地和维护优势大得多，也有膜和混床一起用的系统。

总得来说，离子交换法主要用来去除水中离子，得到纯度更高的水。也有一些实验室用的离子交换萃取还是神马的，那个不懂了╮(╯▽╰)╭

⑨ 离子交换器作用

你想问什么啊？
钠离子交换器
离子交换器是用于降低水中的硬度，生水由上而下通过交换器进行软化，水中含有的镁、钙、阳离子与水交换剂的钠离子互相交换；生水被软化成为极少的钙、镁、盐类的水（称为软水），可用于锅炉给水及一些工业用水。由于钠离子在水中有很大的溶解性。不会在锅炉内部结成硬垢，并且容易排除，进入钠离子交换器的水，应经澄清过滤处理，基本上不含有悬浮物。经交换器软化后，其剩余硬度不超过0.03毫克／升。
组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。

⑩ 我想问一下 离子交换树脂的问题 原水是先进入阴离子交换树脂还是阳离子交换树脂

对普通的水的软化处理工艺目的就是去除钙离子、镁离子等阳离子；所以，原水先进入阳离子交换树脂柱。