1、4.3 离子交换技术4.3.1 4.3.1 离子交换树脂离子交换树脂(ion exchange resin)(ion exchange resin)4.3.4.3.1.1 .1.1 离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构（1 1）高分子骨架）高分子骨架 由交联的高分子聚合物组成，如交联由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯乙烯、聚丙烯酸等。的聚苯乙烯、聚丙烯酸等。（2 2）离子交换基团）离子交换基团 连在高分子连在高分子骨架上带有骨架上带有可交换离子可交换离子的离子型官能团（的离子型官能团（- -SOSO3 3H H+ +是交换基团，其中是交换基团，其中H H+ +是可交是可交换离子）。换离子）
2、。（3 3）孔）孔 在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔（凝胶孔）和高分子之间的孔（毛细孔）子结构中的孔（凝胶孔）和高分子之间的孔（毛细孔） 根据交换树脂活性基团的酸碱性及其强弱，分为根据交换树脂活性基团的酸碱性及其强弱，分为交换树脂交换树脂阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂氢型氢型钠型钠型氯型氯型氢氧型氢氧型盐型盐型（1）按交换基团的性质分类）按交换基团的性质分类交换树脂交换树脂阳离子交换树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂阴离子交换树脂强酸型阳离子交换树脂强酸型阳离子交换树脂 RSO3H弱酸型阳离子交换树脂弱酸型阳离
3、子交换树脂 RCOOH强碱型阴离子交换树脂强碱型阴离子交换树脂 RNOH弱碱型阴离子交换树脂弱碱型阴离子交换树脂RNHOHRNH2OHRNH3OH4.3.4.3.1.2 1.2 离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类凝胶型凝胶型: :孔径孔径1 12nm2nm，只能交换直径很小的离子，易，只能交换直径很小的离子，易 受污染。交换能力强。受污染。交换能力强。大孔型大孔型: :孔径孔径2020100nm100nm，可交换直径较大的分子。交换能，可交换直径较大的分子。交换能力较弱，不易受污染。力较弱，不易受污染。（2 2）按离子交换树脂的孔型分类）按离子交换树脂的孔型分类均孔型均孔型: :不易受污染。
4、不易受污染。超凝胶均粒型超凝胶均粒型: :。分类代号分类代号交联度数值交联度数值联接符号联接符号顺序号顺序号骨架代号凝胶型离子交换树脂型号凝胶型离子交换树脂型号D骨架代号骨架代号顺序号顺序号骨架代号骨架代号分类代号分类代号大孔型符号大孔型符号大孔型离子交换树脂型号大孔型离子交换树脂型号分类代号分类代号代号代号分类名称分类名称代号代号分类名称分类名称1 0123强酸性弱酸性强碱性弱碱性456螯合性两性氧化还原性骨架代号骨架代号代号代号骨架名称骨架名称分类名称代号代号骨架名称骨架名称1230456苯乙烯系丙烯酸系酚醛系环氧系乙烯吡啶系氯乙烯系脲醛系 例如例如: : 0010017:7:凝胶型强酸性
5、苯乙烯系阳离子交换脂，交联度为凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换脂，交联度为7%;7%; D111:D111:大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。大孔型弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。 目前，应用于工业锅炉水处理的离子交换树脂，绝大多数是目前，应用于工业锅炉水处理的离子交换树脂，绝大多数是 苯乙烯与二乙烯苯的共聚体，或丙烯酸与二乙烯苯的共聚体。苯乙烯与二乙烯苯的共聚体，或丙烯酸与二乙烯苯的共聚体。 1.1.离子交换树脂的组成离子交换树脂的组成(1)(1)单体单体 能聚合成高分子化合物的低分子有机物能聚合成高分子化合物的低分子有机物, ,是离子交是离子交换树脂的主要成分换树脂的主要成分, ,所以也称为
6、母体。所以也称为母体。例如例如: :CH2=COOHCH3苯乙烯苯乙烯甲基丙烯酸甲基丙烯酸HC=CH24.3.4.3.1.4 1.4 离子交换树脂的合成离子交换树脂的合成(2)(2)交联剂交联剂 能在线性结构分子能在线性结构分子缩聚时起架桥作用缩聚时起架桥作用, ,而使其分子而使其分子中的基团相互键合成不溶性的中的基团相互键合成不溶性的网状体结构的物质。网状体结构的物质。例如：例如：二乙烯苯二乙烯苯，其结构式为，其结构式为: :CH=CH2CH=CH2交联剂在离子交换树脂中的百分含量交联剂在离子交换树脂中的百分含量, ,称为交联度。即称为交联度。即: :%100)(gg树脂的量）树脂内交联剂含
7、量（交联度(3)交换基团交换基团 联接在单体上的具有活性离子的基团。可联接在单体上的具有活性离子的基团。可以由有离解能力的低分子以由有离解能力的低分子( (如硫酸如硫酸H H2 2SOSO4 4、有机胺、有机胺N(CHN(CH3 3) )3 3等等) )通过化学反应引接到树脂内通过化学反应引接到树脂内, ,也可以是带有也可以是带有离解基团的单体离解基团的单体( (如甲基丙烯酸如甲基丙烯酸) )。 2 2、制备离子交换树脂的方法：、制备离子交换树脂的方法：（1 1）先聚合单体有机物，然后在聚合物上接入活性基团。）先聚合单体有机物，然后在聚合物上接入活性基团。 磺酸型阳离子交换树脂磺酸型阳离子交换
8、树脂将白球氯甲基化和将白球氯甲基化和胺化，得到阴离子胺化，得到阴离子交换树脂。交换树脂。将白球用硫酸磺将白球用硫酸磺化，得到阴离子化，得到阴离子交换树脂。交换树脂。 该法制备的树脂质量均匀。如甲基丙烯酸和二乙烯苯共该法制备的树脂质量均匀。如甲基丙烯酸和二乙烯苯共聚而成羧酸型弱酸性阳树脂。聚而成羧酸型弱酸性阳树脂。3 3、离子交换树脂的、离子交换树脂的书写方法书写方法：骨架和固定离子用R 表示，酸性树脂 RH，碱性树脂 ROH；为区分强弱，需写出固定离子如： RSO3H，RCOOH；RNOH ，RNHOH，RNH2OH ，RNH3OH4.3.4.3.2.1 2.1 物理性能物理性能(l(l）颜色
9、）颜色 苯乙烯系均呈黄色，其他有赤褐色、黑色等。苯乙烯系均呈黄色，其他有赤褐色、黑色等。一般交联剂多的，原料中杂质多的，其制出的树脂颜色一般交联剂多的，原料中杂质多的，其制出的树脂颜色就深些。就深些。 凝胶型：透明或半透明；大孔型树脂：不透明状。凝胶型：透明或半透明；大孔型树脂：不透明状。(2)(2)形状形状 球形，圆球率球形，圆球率90%90%。 对水处理而言，树脂的圆球率愈高愈好，这样的树脂对水处理而言，树脂的圆球率愈高愈好，这样的树脂通水性好通水性好, ,即水流阻力小即水流阻力小, ,且球形树脂在一定容积内装载且球形树脂在一定容积内装载量最大。量最大。(3(3）粒度）粒度 有效粒径、均一
10、系数、粒径范围。有效粒径、均一系数、粒径范围。有效粒径（有效粒径（d d9090）：）：90%90%的树脂体积未能通过的筛孔孔径；的树脂体积未能通过的筛孔孔径；均一系数（均一系数（k k9090） ： k k9090 = d = d4040/d/d9090 （1.41.41.61.6）粒径范围粒径范围 :0.315 :0.315 1.250mm1.250mm （4 4）密度：）密度：（a a）湿真密度）湿真密度 在水中充分溶胀后的真密度（不包括颗粒孔在水中充分溶胀后的真密度（不包括颗粒孔隙体积）。隙体积）。湿真密度湿真密度 = = 湿树脂质量湿树脂质量/ /湿树脂颗粒体积（湿树脂颗粒体积（g/
11、mLg/mL）其值一般为其值一般为1.041.041.30g/mL1.30g/mL。一般阳树脂一般阳树脂阴树脂，强型的阴树脂，强型的弱型的。对交换器反洗强度的弱型的。对交换器反洗强度的确定、混合床树脂的选择等具有重要意义。确定、混合床树脂的选择等具有重要意义。（b b）湿视密度）湿视密度 在水中溶胀后的堆积密度。在水中溶胀后的堆积密度。湿视密度湿视密度 = = 湿树脂质量湿树脂质量/ /湿树脂堆积体积（湿树脂堆积体积（g/mLg/mL）此值一般为此值一般为0.600.600.85g/mL0.85g/mL。在设计交换器时，用它来计算树。在设计交换器时，用它来计算树脂的用量。脂的用量。 （5）含水
12、率含水率 含水率含水率 = = 溶胀水重溶胀水重/ /（干树脂重（干树脂重+ +溶胀水重）溶胀水重）其值一般在其值一般在50%50%左右左右. .在贮存树脂时在贮存树脂时, ,冬季应注意防冻冬季应注意防冻. . （6 6）溶胀性）溶胀性 树脂的交联度越大，其溶胀率越大；树脂的交联度越大，其溶胀率越大； 活性基团越易离解，其溶胀率越大；活性基团越易离解，其溶胀率越大； 交换容量越大，其溶胀率越大；交换容量越大，其溶胀率越大； 溶液浓度，溶液中离子浓度越大，其溶胀率越小；溶液浓度，溶液中离子浓度越大，其溶胀率越小； 可交换离子价数越高，其溶胀率越小。可交换离子价数越高，其溶胀率越小。 溶胀率溶胀率
13、 = = 溶胀前后体积差溶胀前后体积差/ /溶胀前体积溶胀前体积 对同价离子，对强型树脂，其溶胀率大小顺序为：对同价离子，对强型树脂，其溶胀率大小顺序为： H H+ +NaNa+ + NHNH4 4+ + K K+ + Ag Ag + + OHOH- - HCOHCO3 3- - CO CO3 32-2- SOSO4 42-2- ClCl- -在树脂使用和转型时常伴随体积变化，即胀缩现象。在树脂使用和转型时常伴随体积变化，即胀缩现象。（7 7）机械强度）机械强度 树脂在使用中由于受到冲击、碰撞、摩擦树脂在使用中由于受到冲击、碰撞、摩擦以及胀缩作用，会发生破碎。以及胀缩作用，会发生破碎。 树脂的
14、机械强度应保证每年损耗量不超过树脂的机械强度应保证每年损耗量不超过3%3%7%7%。交联度。交联度越大，溶胀率越小，机械强度越高。越大，溶胀率越小，机械强度越高。（8 8）耐热性）耐热性 5 5 40401. 1. 交换反应的可逆性交换反应的可逆性例：例：交换反应为交换反应为: : 2RNa + Ca 2RNa + Ca2+2+ R R2 2Ca + 2NaCa + 2Na+ +再生反应为再生反应为: : R R2 2Ca + 2NaCa + 2Na+ + 2RNa + Ca 2RNa + Ca2+2+4.3.4.3.2.2 2.2 化学性能化学性能2RNa + Ca2+ R2Ca + 2Na
15、+R-SO3H，R-COOH2.2.酸碱性和中性盐的分解能力酸碱性和中性盐的分解能力 树脂类型树脂类型有效有效pH范围范围强酸性阳离强酸性阳离子交换树脂子交换树脂弱酸性阳离弱酸性阳离子交换树脂子交换树脂强碱性阴离强碱性阴离子交换树脂子交换树脂弱碱性阴离弱碱性阴离子交换树脂子交换树脂11451411207RNOH，RNHOH，RNH2OH ，RNH3OHRNOH + NaClRNCl + NaOHR-SO3H + NaClR-SO3Na + HClR-COOH + NaClR-COONa + HClRNH3OH+ NaClRNH3Cl + NaOH中性盐中性盐的分解的分解能力能力 3. 3.选择
16、性选择性 在常温和稀溶液中，选择性大小遵循下列规律：在常温和稀溶液中，选择性大小遵循下列规律： 离子价数越高，选择性越好。离子价数越高，选择性越好。 原子序数越大，选择性越好。原子序数越大，选择性越好。 强酸性强酸性 FeFe3+3+AlAl3+3+CaCa2+2+MgMg2+2+NaNa+ +H H+ + LiLi+ + 弱酸性弱酸性 H H+ +FeFe3+3+AlAl3+3+CaCa2+2+ MgMg2+2+NaNa+ +LiLi+ + 强碱性强碱性 SOSO4 42-2-NONO3 3- -ClCl- -OHOH- -F F- -HCOHCO3 3- -HSiOHSiO3 3- - 弱
17、碱性弱碱性 OHOH- -SOSO4 42- 2- NONO3 3- -ClCl- -F F- -HCOHCO3 3- - 弱碱性阴树脂弱碱性阴树脂对对HSiOHSiO3 3- -几乎不交换几乎不交换 4.4.交换容量交换容量 定量表示树脂的交换容量定量表示树脂的交换容量体积表示法体积表示法E EV V：mmol/mLmmol/mL湿树脂湿树脂重量表示法重量表示法E EW W：mmol/gmmol/g干树脂干树脂总交换容量：活性基团的总数。总交换容量：活性基团的总数。=184.211/184.21=5.43mmol/g5.43mmol/g(1-7%)=5.05mmol/g工业品Et 4.5.m
18、mol/g工作交换容量：树脂在给定的工作条件下实际所发挥的交工作交换容量：树脂在给定的工作条件下实际所发挥的交换能力。一般是总交换容量的换能力。一般是总交换容量的60%60%70%70%。5.5.化学稳定性化学稳定性 物理、化学、生物物理、化学、生物 一般情况下：阳树脂好于阴树脂、强酸性好于弱酸性、强一般情况下：阳树脂好于阴树脂、强酸性好于弱酸性、强碱碱型好于型好于型，型，H H和和HOHO型比盐型易氧化。型比盐型易氧化。6.6.耐辐射性耐辐射性 4.3.4.3.3.13.1离子交换柱工作时的离子交换过程离子交换柱工作时的离子交换过程4.3.3 4.3.3 离子交换过程离子交换过程1.RNa1
19、.RNa与水中与水中CaCa2+2+ 的交换的交换 2.RH2.RH与水中与水中CaCa2+2+、MgMg2+2+、NaNa+ + 的交换的交换4.3.4.1 树脂的保管树脂的保管1保持树脂的水分保持树脂的水分 保持包装密封和完整，保持包装密封和完整， 最好直接贮存在充满最好直接贮存在充满10 NaCI 溶液中并防腐完好溶液中并防腐完好的交换器内，避免树脂因反复风干、湿润，造成树脂的交换器内，避免树脂因反复风干、湿润，造成树脂反复收缩、膨胀而导致强度降低。反复收缩、膨胀而导致强度降低。4.3.4.3.4 4 离子交换树脂的应用常识离子交换树脂的应用常识 避免和避免和铁容器、强氧化剂、油类和有机
20、溶剂铁容器、强氧化剂、油类和有机溶剂接触，以接触，以 防止树脂被污染或被氧化降解防止树脂被污染或被氧化降解,而造成树脂劣化。而造成树脂劣化。3 3防止受热和受冻防止受热和受冻 5 520 20 低温条件下运输和保管树脂，可以将树脂放在相应浓低温条件下运输和保管树脂，可以将树脂放在相应浓度的食盐水中度的食盐水中( (食盐浓度与冰点的关系下表食盐浓度与冰点的关系下表) )。食盐溶液浓度食盐溶液浓度,%(wt)冰冻点冰冻点, 食盐溶液浓度食盐溶液浓度,%(wt)冰冻点冰冻点, -3.05-4.38-5.08-6.56-8.18-10.89-16.46-21.137581023.3201512新树脂清
21、水反洗至排水清澈2%NaOH浸泡48小时5%HCL浸泡48小时清洗至排水呈中性清洗至排水呈中性5%HCL浸泡48小时2%NaOH浸泡48小时清洗至排水呈中性清洗至排水呈中性备用备用阳树脂阴树脂4.3.4.3.4.2 4.2 新树脂使用前的预处理新树脂使用前的预处理4.3.5 4.3.5 水的离子交换处理水的离子交换处理4.3.5.14.3.5.1 离子交换离子交换处理方法概述处理方法概述4.3.5.4.3.5.1 1. .1 1离子交换离子交换反应反应失效态树脂可用失效态树脂可用NaCINaCI再生，反应为：再生，反应为：1.1.钠钠离子交换离子交换2.2.氢氢离子交换离子交换3.3.氢氧氢氧
22、离子交换离子交换离子交换装置的操作分动态法和静态法两种离子交换装置的操作分动态法和静态法两种离子交换装置离子交换装置动态动态静态静态固定床固定床连续床连续床单床单床 多床多床复床复床混床混床移动床移动床流动床流动床单床单床 多床多床 压力式压力式 重力式重力式4.3.5.4.3.5.1 1. .2 2 离子交换离子交换装置装置1.1.交换交换: :原水通过树脂层，运行制水原水通过树脂层，运行制水2.2.反洗反洗: :当树脂使用到终点时，自下而上逆流通水进行反当树脂使用到终点时，自下而上逆流通水进行反洗，除去杂质，松动树脂洗，除去杂质，松动树脂3.3.再生再生: :自上而下自上而下 ( (顺流顺
23、流) )或自下而上或自下而上( (逆流逆流) )通入再生剂通入再生剂进行再生，使树脂恢换能力进行再生，使树脂恢换能力4.4.正洗正洗 ( (逆洗逆洗):):自上而下自上而下 ( (或自下而上或自下而上) )通入清水进行淋通入清水进行淋洗，洗去树脂层中夹带剩余的再生剂，之后即可进入洗，洗去树脂层中夹带剩余的再生剂，之后即可进入下一循环工序。下一循环工序。4.3.5.4.3.5.1 1. .3 3 离子交换离子交换装置运行的基本步骤装置运行的基本步骤4.3.5.4.3.5.1 1. .4 4 树脂的再生树脂的再生逆流再生：制水时水流向下，再生时再生液向上；逆流再生：制水时水流向下，再生时再生液向上
24、；浮动床：制水时水流向上，再生时再生液向下；浮动床：制水时水流向上，再生时再生液向下；分流再生：下部床层为对流再生，上部床层为顺流再生；分流再生：下部床层为对流再生，上部床层为顺流再生；1.1.再生方式：再生方式：4.4.4.4.1 1. .4 4 离子交换离子交换装置运行的基本步骤装置运行的基本步骤1) 种类种类再生水平再生水平 再生再生1 m3树脂所用酸、碱树脂所用酸、碱(工业品或纯的工业品或纯的) 质质量，量，kgm3树脂表示。树脂表示。比耗比耗 指恢复树脂，指恢复树脂，molmol的交换能力所需再生剂的摩尔数即的交换能力所需再生剂的摩尔数即理论值的倍数。理论值的倍数。单耗单耗 指恢复树
25、脂指恢复树脂1mol1mol的交换能力所消耗的纯再生剂的克数。的交换能力所消耗的纯再生剂的克数。 gmolmol单耗、比耗或再生水平单耗、比耗或再生水平强酸性阳树脂强酸性阳树脂HCl 1.5H2SO4 1.7 强碱性阴树脂强碱性阴树脂弱酸性阳树脂弱酸性阳树脂 弱碱性阴树脂弱碱性阴树脂HCl 1.9 2.2H2SO4 2 3.1顺流顺流逆流逆流 混合床混合床342.531.6451.051.11.051.11.21.2推荐的再生剂用量（比耗）推荐的再生剂用量（比耗）再生剂品种顺流再生液浓度/ %对流再生液浓度/ %食盐51035盐酸341.53氢氧化钠 23 13盐酸 5氢氧化钠 4再生步骤再生
26、步骤 再生剂用量（占总量的）再生剂用量（占总量的） 浓度浓度 / %流速流速 / m / h1231/31/31/31.02.04.04.06.08.0 105 74 6硫酸三步再生法硫酸三步再生法4.3.5.24.3.5.2 水的阳离子交换水的阳离子交换处理处理4.3.5.4.3.5.2.12.1 钠离子交换钠离子交换法法该系统的缺点该系统的缺点: : 不能除去水的碱度不能除去水的碱度运行终点判断：漏硬运行终点判断：漏硬能满足低压锅炉对补给水的要求能满足低压锅炉对补给水的要求4.3.5.4.3.5.2.22.2 强酸性氢型阳树脂的离子交换强酸性氢型阳树脂的离子交换对水中钙、镁的重碳酸盐：对水
27、中钙、镁的重碳酸盐：对水中非碳酸盐硬度：对水中非碳酸盐硬度：当水中有过剩碱度时：当水中有过剩碱度时：与水中中性盐的交换反应：与水中中性盐的交换反应：与水中硅酸盐的交换反应：与水中硅酸盐的交换反应：4.3.5.4.3.5.2.3 2.3 弱酸性阳树脂的离子交换弱酸性阳树脂的离子交换 丙烯酸系弱酸性阳树脂的交换特征丙烯酸系弱酸性阳树脂的交换特征: : 1) Ca(HCO1) Ca(HCO3 3) )2 2 、 Mg(HCOMg(HCO3 3) )2 2 NaHCONaHCO3 3 CaClCaCl2 2 、MgClMgCl2 2 NaClNaCl 、NaNa2 2SOSO4 4 ； 45 : 15
28、 : 2.5 : 145 : 15 : 2.5 : 12) 2) 当水中有非碳酸盐硬度时，当水中有非碳酸盐硬度时，A A出出=1/10A=1/10A进进为运行终点为运行终点 当水中有过剩碱度时，当水中有过剩碱度时， H H出出=1/10H=1/10H进进为运行终点为运行终点3) 3) 工作交换容量高。工作交换容量高。4) 4) 易再生。易再生。4.3.5.4.3.5.2.4 H-Na2.4 H-Na离子交换离子交换软化除碱软化除碱1.1.采用强酸性采用强酸性H H离子交换树脂的离子交换树脂的H-NaH-Na离子交换离子交换NaHCONaHCO3 3 + H+ H2 2SOSO4 4 NaNa2
29、 2SOSO4 4 + CO + CO2 2 + H+ H2 2O ONaHCONaHCO3 3 + HCl+ HCl NaClNaCl + CO+ CO2 2 + H+ H2 2O O设设: X: X未经未经H H型交换器的水量占总水量的百分数型交换器的水量占总水量的百分数(%),A(%),A进进水碱度水碱度mmolmmol/L/L，C C进水中强酸阴离子的总浓度进水中强酸阴离子的总浓度mmolmmol/L/L， AcAc中和后水的残留碱度中和后水的残留碱度mmolmmol/L/L， （1 1） H型交换器型交换器运行到有运行到有NaNa+ +穿透现象为终点时，则穿透现象为终点时，则X X可
30、按下式估算：可按下式估算：%100ACACXc（2 2） H型交换器型交换器运行到有硬度穿透现象为终点时，则运行到有硬度穿透现象为终点时，则X X可按下式估算：可按下式估算：%100HAHXcF设设: H: HF F 进水中非碳酸盐硬度进水中非碳酸盐硬度mmolmmol/L/L， H H进水中的总硬度进水中的总硬度mmolmmol/L/L，2.2.采用弱酸性采用弱酸性H H离子交换树脂的离子交换树脂的H-NaH-Na离子交换离子交换特点：前面除碳硬，后面除非碳硬特点：前面除碳硬，后面除非碳硬 经济、适用经济、适用树脂的污染：中毒、复苏树脂的污染：中毒、复苏中毒：中毒：树脂的结构无变化、但是树脂
31、内部的交换孔道被杂树脂的结构无变化、但是树脂内部的交换孔道被杂质堵塞或表面被覆盖，致使树脂的工作交换容量和再生交质堵塞或表面被覆盖，致使树脂的工作交换容量和再生交换容量明显降低，这种现象又称为树脂的中毒，这种污染换容量明显降低，这种现象又称为树脂的中毒，这种污染是是可以逆转可以逆转的污染，即通过适当的处理可以恢复树脂的交的污染，即通过适当的处理可以恢复树脂的交换能力，这种处理称为树脂的换能力，这种处理称为树脂的复苏复苏；老化老化：树脂的结构遭到破坏交换基团降解或交联剂断裂，：树脂的结构遭到破坏交换基团降解或交联剂断裂，树脂的这种污染无法进行复苏是一种树脂的这种污染无法进行复苏是一种不可逆转不可
32、逆转的污染，的污染，所以又称为老化。所以又称为老化。4.3.5.4.3.5.1 1）铁的污染铁的污染(1)(1)污染的原因：污染的原因：铁污染一般有两种情况：铁污染一般有两种情况：最常见的是以胶态或悬浮铁化物形式进入交换器，由于树最常见的是以胶态或悬浮铁化物形式进入交换器，由于树脂的吸附作用，在其表面形成一层铁化物的覆盖层，而脂的吸附作用，在其表面形成一层铁化物的覆盖层，而阻止水中的离子和树脂进行有效的接触；阻止水中的离子和树脂进行有效的接触；另一种是亚铁离子进入交换器，与树脂进行交换反应，另一种是亚铁离子进入交换器，与树脂进行交换反应，FeFe2+2+容易被氧化成高价铁的化合物，沉积在树脂内
33、部，堵塞容易被氧化成高价铁的化合物，沉积在树脂内部，堵塞了树脂孔道，而且附着时间愈长，就愈难以去除。了树脂孔道，而且附着时间愈长，就愈难以去除。铁对强碱阴树脂也会产生污染，而且比阳离子交换树脂要铁对强碱阴树脂也会产生污染，而且比阳离子交换树脂要严重严重. .1 1。 阳阳离子交换离子交换交换树脂运行中的问题及处理对策交换树脂运行中的问题及处理对策(2)污染现象：污染现象：从外观上看，颜色明显地变深、变暗，甚至可以呈暗红褐色从外观上看，颜色明显地变深、变暗，甚至可以呈暗红褐色或黑色；或黑色；另外，树脂的工作交换容量变低，离子交换器的生产能力明另外，树脂的工作交换容量变低，离子交换器的生产能力明显
34、下降，而且树脂再生困难。显下降，而且树脂再生困难。(3)复苏办法：酸洗除铁。用复苏办法：酸洗除铁。用1015%的盐酸溶液长时间浸的盐酸溶液长时间浸泡树脂。泡树脂。(4)预防措施：减少阳床进水的含铁量；对输水管道、贮存槽预防措施：减少阳床进水的含铁量；对输水管道、贮存槽及酸系统采取有效的防腐措施，减少铁腐蚀产物对阳树脂及酸系统采取有效的防腐措施，减少铁腐蚀产物对阳树脂的污染；的污染；2)2)活性余氯的污染活性余氯的污染(1)(1)污染原因：当以自来水做水源水时，如残留的余氯过高污染原因：当以自来水做水源水时，如残留的余氯过高时时(0(0.5.5 mg mgL)L)，就会造成树脂结构的破坏。，就会
35、造成树脂结构的破坏。2)2)活性余氯的污染活性余氯的污染(2)(2)污染现象：颜色明显地变浅，透明度增加，体积增大，污染现象：颜色明显地变浅，透明度增加，体积增大，树脂强度急骤下降，导致树脂破碎，但是树脂的全交换容树脂强度急骤下降，导致树脂破碎，但是树脂的全交换容量初期并不降低。量初期并不降低。(3)(3)主要危害主要危害: :不可逆转；由于树脂大量破碎，树脂层阻力增不可逆转；由于树脂大量破碎，树脂层阻力增大，并大，并出出现偏流现象，出水水质变差；被活性余氯污染严现偏流现象，出水水质变差；被活性余氯污染严重的树脂，将会全部报废。重的树脂，将会全部报废。(4)(4)预防措施：当自来水中的活性余氯
36、经常超过标准预防措施：当自来水中的活性余氯经常超过标准(0(0. .3 3 mgmg/ /L)L)时，可以在交换器前设置活性炭过滤器，或向自来时，可以在交换器前设置活性炭过滤器，或向自来水中投加亚硫酸钠，以除去水中活性余氯。水中投加亚硫酸钠，以除去水中活性余氯。 (1)污染现象：污染现象：颜色明显地变深、变暗，甚至可以呈暗红褐色或黑色；树脂颜色明显地变深、变暗，甚至可以呈暗红褐色或黑色；树脂交换容量降低，离子交换器的周期制水能力明显下降；严交换容量降低，离子交换器的周期制水能力明显下降；严重时会使树脂结块，树脂密度变小，反洗时跑树脂等现象。重时会使树脂结块，树脂密度变小，反洗时跑树脂等现象。被
37、油脂污染的树脂放在试管内加水，水面有油膜，呈被油脂污染的树脂放在试管内加水，水面有油膜，呈”彩彩虹虹”现象。现象。(2)复苏办法：复苏办法： NaOH溶液循环清洗：溶液循环清洗：3840，89%。溶剂清洗：石油醚或溶剂清洗：石油醚或200号溶剂汽油号溶剂汽油溶剂与表面活性剂联合清洗：溶剂与表面活性剂联合清洗：200号溶剂汽油和号溶剂汽油和TX-10（聚氯乙烯辛烷基苯酚，（聚氯乙烯辛烷基苯酚，40453)3)油脂类的污染油脂类的污染4.3.6 4.3.6 混合床除盐混合床除盐4.3.64.3.6.1 .1 系统及原理系统及原理4.3.64.3.6. .2 2 设备结构设备结构4.3.6.4.3.
38、6.3 3 混合床中树脂混合床中树脂湿真密度差应大于湿真密度差应大于0.15g/cm0.15g/cm3 3E E阳阳 = = （2 2 3 3）E E阴阴 V V阴阴 =2=2 V V阳阳 6 6. .5.4 5.4 运行操作运行操作反洗分层、再生、阴阳树脂混合、正洗、制水反洗分层、再生、阴阳树脂混合、正洗、制水4.3.64.3.6.4.4再生系统再生系统4.3.6.5 除盐系统经济性分析除盐系统经济性分析1 1 除盐系统经济指标除盐系统经济指标1) 1) 工作交换容量工作交换容量）树脂体积（）周期进水量（出水酸度）（进水碱度）树脂体积（）周期进水量（出水阳离子浓度）进水阳离子浓度（阳树脂的工
39、作交换容量VQVQ()/E3mmol）树脂体积（）周期进水量（）（进水酸度）树脂体积（）周期进水量（出水阴离子浓度）进水阴离子浓度（阴树脂的工作交换容量VQ60S44COVQ()/E223iOmmolEV1000%)/(）酸百分比浓度（再生一次用酸量（阳树脂再生酸耗kgmolgqEV1000%)/(）碱百分比浓度（再生一次用碱量（阴树脂再生碱耗kgmolgq再生剂摩尔质量比耗q树脂）（再生水平(/%)100(1000E3mkgq2) 2) 再生剂耗量再生剂耗量3) 3) 水耗水耗2. 2. 提高除盐系统运行经济性的途径提高除盐系统运行经济性的途径1)1)增设弱型树脂交换器增设弱型树脂交换器2)
40、2)采用对流式交换器采用对流式交换器3)3)采用前置式交换器采用前置式交换器）周期制水量（反洗用水量置换用水量再生用水量正洗用水量自用水率Q树脂）（）树脂体积（正洗用水量正洗水耗(/V33mm)4)4)对阴交换器再生用碱液进行加热对阴交换器再生用碱液进行加热5)5)回收部分再生废液及正洗水回收部分再生废液及正洗水6)6)降低除盐系统进水含盐量降低除盐系统进水含盐量阴离子阴离子 Cr2O72、CrO42、SOSO4 42-2-、ClCl- -阳离子阳离子 Cr3+、Cu2+ 、Fe2+、Al3+4.3.7 .1 离子交换法处理含铬废水离子交换法处理含铬废水1 废水水质废水水质nRnR- -H H
41、+ + M Mn n R Rn n- -M Mn n nHnH2ROH2ROHCrCr2 2O O7 72 2- - R R2 2CrCr2 2O O7 7 2OH2OH2ROH2ROHCrOCrO4 42 2- - R R2 2CrCrO O4 4 2OH2OH交换交换Rn-Mn nHCl nR-H+ MnCl-1 R2CrO42NaOH 2ROHNa2CrO4R2Cr2O74NaOH 2ROH2Na2CrO4H2O再生再生再生再生RNaHCl RH NaCl脱钠脱钠4RH2Na2Cr2O7 4RNa H2Cr2O7H2O3 发生的反应发生的反应4 树脂的选择树脂的选择 阳：强酸性阳离子交换
42、树脂阳：强酸性阳离子交换树脂 阴：大孔型弱碱性阴树脂（阴：大孔型弱碱性阴树脂（710、D370、 D301）、）、E6070gCr6+/L(R)凝胶型强碱性阴树脂（凝胶型强碱性阴树脂（717、201）、）、E4045gCr6+/L(R)5 设备材料设备材料交换柱：有机玻璃或钢材（特殊的防腐蚀措施）交换柱：有机玻璃或钢材（特殊的防腐蚀措施）管道和闸阀：硬聚氯乙烯材料管道和闸阀：硬聚氯乙烯材料泵：耐酸泵泵：耐酸泵镀金工艺：微酸性低氰镀金、强碱性高氰镀金镀金工艺：微酸性低氰镀金、强碱性高氰镀金4.3.7 .2 离子交换法处理镀金废水离子交换法处理镀金废水废水水质：废水水质： Au（CN2）- 镀金废水镀金废水离子交换离子交换破氰处理破氰处理排放排放树脂树脂焚烧焚烧粗金粗金硝酸煮硝酸煮沸提纯沸提纯还原还原纯金纯金王水溶王水溶解提纯解提纯镀金废水处理工艺镀金废水处理工艺强碱性阴树脂强碱性阴树脂717、711、D291、D231
