离子交换设备的原理

㈠ 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。

㈡ 全自动钠离子交换器的工作原理

1. 钠离子交换器的工作原理涉及树脂的再生过程。树脂在吸收一定量的钙、镁离子后，需要进行再生以恢复其软化交换的能力。
2. 再生过程使用盐箱中的食盐水来冲洗树脂层，将树脂上的硬度离子置换出来，并通过再生废液排出罐外。
3. 软水器主要由树脂罐（包括主罐和付罐）、水力控制阀以及盐箱这三个部分组成。
4. 水力控制阀内部装有两个涡轮，它们在水流的推动下带动两组齿轮。根据累积流量的变化，这些部件巧妙地控制阀门的开闭，自动完成软水器的运行、再生、清洗、排污以及盐箱补水的循环过程。
5. 在两树脂罐之间，系统会自动切换，实现一罐使用而另一罐备用，确保连续不间断地供应软水。

㈢ 离子交换设备的工作原理

抄离子交换系统是通过阴阳离子树脂对水中的阴阳离子进行置换的处理工艺，离子交换设备中的阴阳离子交换树脂按照不同的比例进行搭配，组成离子交换阳床系统、离子交换阴床系统和离子混床系统三种。混床系统是在反渗透处理工艺后用来制取超纯水。离子交换设备采用离子交换方法，把水中的阴阳离子清除，用氯化钠代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应方程式如下：

阳离子交换树脂：R—H+Na+ R—Na+H+

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为：

RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O

从而看出，水中的氯化钠已分别被树脂上的氢离子和氢氧根离子所取代，生成水，达到清除水中盐的作用。

㈣ 离子交换器工作原理

离子交换器的工作原理是基于离子的交换过程。在运行时，阳树脂（H-R）与阳离子（M+）结合，形成（M-R）和氢离子（H+），而阴树脂（OH-R）与阴离子（X-）结合，生成（X-R）和氢氧根离子（OH-）。这个过程的逆过程即为树脂的再生。

在离子交换除盐水处理中，常见的是一级复床系统，由阳床和阴床组成。单元制系统中，阳床和阴床会同时再生当其中任意一方失效；而在母管制系统中，阳床与阳床或阴床与阴床并联运行，失效时只需再生对应失效的交换器。

检测和控制离子交换器的失效主要依据侍郑树脂层的保护层穿透。阳离子交换器通过监测钠离子（Na+）的泄漏来判断失效，因为Na+的吸附能力最弱；阴离子交换器则通过监测硅离子（HSiO3-）的泄漏，HSiO3-的吸附能力最弱。其反应方程分别描述了这两个过程。

控制点和方法上，母管制系统的优势在于能更高雹唤效地使用树脂和提高出水能力。以成都生物制品研究所的纯水站为例，该系统采用了母管制结构，通过单元失效控制策略，实现了对系统失效的有效管理。

至于出水水质，一级复床处理后的水，其电导率在25℃时低于10μS/cm，硅含量低于100μg/L，这表明系统的除盐效果显著，能满足大部分应用需求。

离子交换器钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类。钠离子交换器是源谈凯用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水的离子交换器。有机玻璃离子交换装置耐腐蚀与无色透明、适用于食品、医药、制糖及电子工业小规模纯水制备。