离子交换水处理的装置主要有固定床和连续床两大类.固定床中又有单级、多级、复合、混合、双层和双流等类型.连续床中又分为移动床和流动床两种类型.
固定床是离子交换处理中最简单的软化水的方法.该方法在水处理运行中的几个基本过程(交换、反洗、再生、清洗)间歇反复地在同一装置中进行,而离子交换树脂本身不移动和流动.具有操作简单,所需设备少,水质稳定等优点.
单床是固定床中最简单的一种方式.常用的钠型阳离子交换器即属这一方式.
多床是用同一种离子交换剂,两个或两个以上的单床串联使用的方式.当单床处理水质达不到要求时可采用多床.
复床是将两种不同的离子交换剂的交换器串联使用,用于水的除盐.
混合床是将阴阳离子交换树脂置于同一柱内,相当于多级阴阳离子柱串联起来.处理水质量较高.
双层床是在一个交换柱中装有两种树脂 (弱酸与强酸、弱碱与强碱型),上下分层不混合.
双流床主要用于处理凝结水,可提高水质.
固定床离子交换的缺点是,树脂用量多而利用率低,运行不连续.为提高树脂利用率及管理自动化,二十世纪六十年代出现了连续式离子交换装置.可分移动床式和流动床式.
所谓移动床是指将交换剂装于交换塔中,原水从下部进入塔内,软水从塔上部流出.这样自下而上的流动,交换一定时间(一般为45~60分钟)后停止交换,而将交换塔中一定容量的失效交换剂送至再生塔中还原.同时从清洗塔向交换塔上部补充相同容积的已还原清洗的交换剂,约10分钟后,交换塔又开始工作.因交换塔上部始终有刚加入的新交换层,故出水水质稳定.交换剂及还原液的利用率都比固定床高.其缺点是交换剂磨损较大,耗电量较多.
所谓流动床是完全连续工作的,它在进行交换的同时不断从交换塔内向外输送失效的离子交换剂,并且不断向交换塔内输送再生后的交换剂.流动床的优点是出水质量高,并且比较稳定;设备简单,操作方便;需交换剂量少.只是在新设备投入运行时,需要一定时间进行调整.
2. 混合离子交换器的工作原理是什么
阳、阴两种离子交换树脂,互相充分地混合在一个离子交换器内,同时进行阳、阴离子交换的设备。简称混床。所谓混床,就是把一定比例的阳、阴离子交换树脂混合装填于同一交换装置中,对流体中的离子进行交换、脱除。由于阳树脂的比重比阴树脂大,所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。
一般阳、阴树脂装填的比例为1:2,也有装填比例为1:1.5的,可按不同树脂酌情考虑选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式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。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。
3. 离子交换设备的离子交换设备
离子交换设备介绍
离子交换的基本原理:
采用离子交换方法,可以把水中阳、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式:
1.阳离子交换柱:R-H+Na+=R–Na+H+2.阴离子交换柱:R–OH+Cl-=R–Cl+OH-
阳、阴离子交换柱串联以后称为复合床,其总的反应式:
R-H+R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O
由此得出,水中的NaCl已分别被树脂上的H+和OH-所取代,而反应生成物为H2O,故达到了去除水中盐的作用。
3.混合离子交换柱(混床):将阳、阴床尚未交换的剩余盐类进一步除去,由于通过混合离子交换后进入水中的H+和OH-立即生成电离度很低(H2O),几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象,使交换反应进行得十分彻底,因而混合床的出水水质优于阳、阴离子交换柱串联组成的复床所能达到的水质,能制取纯度相当高的成品水。
4.离子交换设备是通过离子交换树脂在电解质溶液中进行的,可去除水中的各种阴、阳离子,是制备高纯水工艺流程中不可替代的手段。离子交换器分为阳离子交换器、阴离子交换器等。 当原水通过离子交换柱时,水中的阳离子和水中的阴离子(HCO-等离子)与交换柱中的阳树脂的H+离子和阴树脂的OH-离子进行交换,从而达到脱盐的目的。阳、阴混柱的不同组合可使水质达到更高的要求。
应用领域:
1)水处理-离子交换设备
水处理领域离子交换树脂的需求量很大,约占离子交换树脂产量的90%,用于水中的各种阴阳离子的去除。离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上,其次是原子能、半导体、电子工业等。
2)食品工业
离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如:高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后,再经水解反应,产生葡萄糖与果糖,而后经离子交换处理,可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。
3)制药行业
制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。
4)合成化学和石油化学工业
在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱,同样可进行上述反应,且优点更多。如树脂可反复使用,产品容易分离,反应器不会被腐蚀,不污染环境,反应容易控制等。
甲基叔丁基醚(MTBE)的制备,就是用大孔型离子交换树脂作催化剂,由异丁烯与甲醇反应而成,代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。
5)环境保护
离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质,这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子,回收电影制片废液里的有用物质等。
6)湿法冶金及其他
离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。
4. 除氯离子水设备、如何去除水中氯离子反渗透离子交换去除水
一、去离氯离子水来处理源设备的工作原理 离子交换混床,是将阴阳树脂按一定比例装置填在同一交换器中,运行前将它他混合均匀。此时被处理水在通过混合离子交换床后,所产生的氢离子和氢氧根离子立即生成溶解度很低的水,很少形成阳离子或阴离子交换时的反离子。可以使交换反应进行很彻底,故水质好,所以混合床串联在反渗透或一级复床除盐系统后面,用于纯水或高纯水的制备。 二、去除氯离子水设备的应用范围 混床应用于医药、化妆品、电子、化工、电力等行业的水处理中,主要用于反渗透、离子交换复床、超滤系统等的后处理,通过用于对水中阴阳离子的置换,生产出超纯水。 三、 去除氯离子水设备的性能特点 1、 置换效果好、再生周期长,再生费用低; 2、 使用、管理简便,运行费用低。 3、 高纯水机上使用,还提供给国内许多高纯水用户,用作终端水处理,质量受到用户的好评
5. 水处理中混床与阴阳床有什么区别吗
阴阳来床,全称是阴阳离子交自换床,也就是复床,它是由阳、阴离子交换器串联使用,达到水的除盐的目的。
混合床是把阴、阳离子交换树脂装填在同一个交换器内,再生时使之分层再生,使用时先将其均匀混合,这种阴、阳树脂混合一起的离子交换器称为混合床,简称混床。
所以,两者不是同一个概念,混床不等于阴阳床。