第八章水的离子交换1课件.ppt

1、第八章水的离子交换优选第八章水的离子交换第一节、火电厂热力系统介绍第一节、火电厂热力系统介绍一、火电厂生产过程示意图一、火电厂生产过程示意图二、火电厂的分类（按蒸汽参数）与容量中低压:3.8MPa，435,6122550MW，高压：9.8MPa，540，50100MW，超高压:13.7MPa，535/535，125200MW，亚临界：16.2MPa，540/540，300600MW，超临界：24MPa，538/566 600800MW，超超临界电厂：28MPa以上我国现正研制1000MW级的超临界机组工程热力学将水的临界状态点定义为：压力为22.115MPa,温度为374.15三、热力发电厂水

2、汽循环系统主要流程三、热力发电厂水汽循环系统主要流程省煤器垂直水冷壁储水罐启动分离器高压加热器除氧器给水前置泵炉水循环泵凝结水泵轴加低加低加2#过热器5#精处理4#除盐水废水池废水池排排清洗药品除盐水、蒸汽排螺旋水冷壁凝汽器3#废水池废水池排排1#直流锅炉水汽循环系统主要流程直流锅炉水汽循环系统主要流程 在发电厂中，锅炉、汽机及附属设备组成了热力系统，热力系统中的各在发电厂中，锅炉、汽机及附属设备组成了热力系统，热力系统中的各种热交换部件或水汽流经的设备，如锅炉的省煤器、水冷壁管、过热器、汽种热交换部件或水汽流经的设备，如锅炉的省煤器、水冷壁管、过热器、汽轮机、各种加热器、除氧器和凝汽器等，统

3、称为热力设备。轮机、各种加热器、除氧器和凝汽器等，统称为热力设备。水和蒸汽是热力设备中的工质，在热力系统中循环运行。水和蒸汽是热力设备中的工质，在热力系统中循环运行。水汽在热力系统循环过程中，总不免会有些损失，这些工质的损失是由水汽在热力系统循环过程中，总不免会有些损失，这些工质的损失是由于热力系统某些设备的排汽放水，管道阀门的漏汽漏水，水箱等设备的溢流于热力系统某些设备的排汽放水，管道阀门的漏汽漏水，水箱等设备的溢流或热水蒸发等原因造成的。为了维持热力系统正常水汽循环，要及时补充工或热水蒸发等原因造成的。为了维持热力系统正常水汽循环，要及时补充工质的损失。质的损失。用来补充热力系统水汽损失的

4、水叫做补给水。送进锅炉的水称为给水，给水一般由凝结水、补给水、疏水组成。四、热力设备水汽系统中杂质的来源 补给水 凝结水泄漏 生产返回水 疏水 给水系统金属腐蚀产物 药品不纯 减温器运行不正常 其它（金属腐蚀产物、安装检修遗留产物、破碎树脂、水处理中的微生 物、细菌、连排运行不正常）在使用前应进行转型处理：阳树脂转型为H+,阴树脂转型为OH-。当原水碳酸盐硬度比较高时，在除盐系统中增设弱酸H交换器，弱酸H交换器应置于强酸交换器之前。按交换器内树脂种类和状态分为：单层床、双层床、双室双层床、满室床及混合床；上述问题可以通过改进再生工艺加以解决,即在传统的逆流再生进碱前,增加悬浮进碱操作步骤。(2

5、)当以饮用水或井水为水源时。它可以用真空脱碳器或大气式除碳器有效地将水中 以CO2形式除去，以减轻强碱OH交换器的负担和降低碱耗。用强碱性阴树脂进行除硅的特点，有以下几方面：矿物质胶体，动植物分解产生的腐殖质酸耗=g/mol从离子交换平衡可知，再生剂纯度越高，再生度也越高。树脂的工作交换容量除了和树脂本身的性能有关以外，还和工作条件有关。因此在操作控制时，要用好pNa计，除了仪器的正确定位，按规定进行电极清洗之外，应注意下列几点：从阴离子交换剂的选择性来看，用碱再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱性阴离子交换剂容易。(5)进水硅酸含量和出水残留硅酸含量：对强碱性阴树脂除硅交换容量的影响目的：充分利

6、用再生管路、系统内的再生液；G、失效树脂的离子组成 不同离子的选择性不同，在同样再生条件下，失效树脂的离子组成不同，再生度也不同。防止氧化铁水垢产生为例说明对补给水含铁量较高的，应进行混凝、澄清、过滤或专门的除铁工艺过程。生产返回水含铁量较高时，应进行除铁处理。疏水含铁量不合格时排放掉。凝结水应加覆盖过滤器或给水中加电磁过滤器。防止汽水系统的金属腐蚀。做好停炉、停机的防腐措施。加强炉内燃烧工况和水循环工况的管理，以防热负荷过高，及时清除炉内的结焦和结渣，搞好正常排污。炉内加配合剂处理。各个环节水汽质量化验监督五、水中杂质对机组安全经济运行的危害1、在热力设备上形成水垢和水渣危害：传热效率低，多

7、耗燃料，引起爆管事故，减少管内的流通截面积，破坏了水循环，增加了检修费用，发生垢下腐蚀，甚至使给水泵空转（直流炉）2、在蒸汽流通的设备管道中沉积盐类物质危害：导热性降低，造成过热汽爆管，流通截面积减少，造成气轮机效率降低，推力轴承烧毁，叶片和隔板磨损，增加汽轮机振动，沉积物造成主汽门和调速汽门卡涩失灵，沉积物下产生腐蚀。3、热力设备的侵蚀和腐蚀：危害：锅炉水冷壁的酸碱腐蚀，造成水冷壁的爆管，汽轮机的叶片腐蚀，会产生断裂，造成不可想象的事故，汽水管道和设备的腐蚀产物会形成水垢和积盐，凝汽器铜管的腐蚀造成凝汽器漏泄。song13第二节、锅炉补给水处理概述第二节、锅炉补给水处理概述一、天然水中杂质的

8、危害悬浮物胶体溶解物质不溶于水的颗粒物质d10-4mm砂子、粘土、动植物腐败物质，用滤纸可分离危害造成沉积物堵塞管道使锅水化学腐蚀分子和离子的集合体10-6d10-4mm矿物质胶体，动植物分解产生的腐殖质处理使锅水起沫汽水共沸处理溶解盐溶解气体Ca、MgFeNa、K、Cl-O2、CO2增加锅水含盐量锅炉腐蚀、锅水起沫锅炉腐蚀水渣（锅水中悬浮）水垢（附着在受热面内壁）危害(离子dFe3+对给定的树脂层，再生度与再生前树脂层的离子成分及分布情况有关，也与再生条件（再生剂种类、浓度、用量、再生液温度、流速、配制再生液用水质量等）有关。1、离子交换树脂的预处理（2）再生液中的杂质较多，如果碱液中NaC

9、l、Na2CO3以及重金属等含量很高，也会使阴床的再生效率降低。第一种情况，阳、阴离子树脂分层不良是引起阴离子树脂被再生酸污染的一个原因。所以，酸、碱比耗可用下式表示：另一是以亚铁离子进入交换器，与树脂进行交换反应，使Fe2+占据在交换位置上，Fe2+离子容易被氧化成高价铁化合物，沉积在树脂内部，堵塞了交换孔道。（5）逆流置换（见图e）结果，使清洗水耗逐渐增多，运行时出水电导率增加，pH值降低至5.根据以上现象，可认定为树脂受到污染。因此产生不可逆转的有机物污染。当水中的各种阳离子和H型离子交换树脂反应后，水中的阳离子就只含从H离子交换树脂上交换下来的氢离子：阴=SD+CO2/44+SiO2/

10、60+Na+/23-+SiO2c/60再生时利用两种树脂的比重不同，用反洗使阴、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。这些胶态化合物，堵塞了树脂内的交换孔道，使其交换容量降低。它又是再生效率的倒数。而水中的各种阴离子与OH型离子交换树脂反应后，水中的阴离子就只含从阴树脂上交换下来的氢氧根离子：song252、树脂分类（1）按选择性分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性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂 RSO3H弱酸性阳离子交换树脂弱酸性阳离子交换树脂 RCOOH强碱性阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树

11、脂 R NOH弱碱性阴离子交换树脂弱碱性阴离子交换树脂 RNH3OH凝胶型凝胶型大孔型大孔型等孔型等孔型孔径孔径5nm、少，溶胀度较大，水溶胀后呈凝胶状。、少，溶胀度较大，水溶胀后呈凝胶状。孔径为孔径为20100nm，溶胀度小，交换速度高，溶胀度小，交换速度高，抗污染能力强。，抗污染能力强。孔大、均匀，抗有机污染能力强。孔大、均匀，抗有机污染能力强。离子交换树脂离子交换树脂（2）按结构分三、离子交换树脂的命名离子交换树脂的命名产品型号举例：0017 凝胶型苯乙烯系强酸阳离子交换树脂，交联度为7%，产品旧型号“732”；D311 大孔型丙烯酸系弱碱阴离子交换树脂，产品旧型号为“703”。第一位数

12、字代表产品分类第一位数字代表产品分类第二位数字代表产品骨架组成第二位数字代表产品骨架组成song28四、离子交换树脂的主要性能四、离子交换树脂的主要性能1、物理性能：、物理性能：(1)(1)外观外观判别树脂类型、树脂污染程度判别树脂类型、树脂污染程度 离子交换树脂一般均呈球形，是一种透明或半透明的物离子交换树脂一般均呈球形，是一种透明或半透明的物质，依其组成不同颜色各异。质，依其组成不同颜色各异。凝胶型树脂：凝胶型树脂：一般是透明或者半透明一般是透明或者半透明大孔型树脂：大孔型树脂：为不透明或者微透明为不透明或者微透明凝胶型苯乙烯树脂：阳树脂凝胶型苯乙烯树脂：阳树脂浅黄色至近黄色浅黄色至近黄色

13、 阴树脂阴树脂浅黄色，比阳树脂淡浅黄色，比阳树脂淡树脂使用后颜色变化：浅黄色树脂使用后颜色变化：浅黄色 红色红色 棕色棕色 黑色黑色大孔型苯乙烯树脂：阳树脂大孔型苯乙烯树脂：阳树脂一般为淡褐色一般为淡褐色 阴树脂阴树脂可为白色至各种浅黄褐色可为白色至各种浅黄褐色聚丙烯酸系树脂：聚丙烯酸系树脂：乳白色或浅黄色乳白色或浅黄色 song30(2)(2)粒度粒度判别判别离子交换树脂的粒径范围和不均匀程度的指标离子交换树脂的粒径范围和不均匀程度的指标水处理的树脂颗粒粒径：一般为0.31.2mm 细颗粒：0.40.6mm 大颗粒：081.0mm 电厂要求：a、颗粒均匀布水均匀 b、细颗粒 强度高、交换容量

14、大树脂颗粒的大小对水处理工艺过程有较大影响：颗粒大交换速度慢、强度低易破碎 颗粒小水通过树脂层的压力损失大song31(3)(3)密度密度单位体积树脂所具有的质量。g/ml 树脂的密度有以下几种表示方法：树脂的密度有以下几种表示方法：湿真密度：树脂在水中经过充分膨胀后的密度。湿真密度：树脂在水中经过充分膨胀后的密度。意义：影响树脂在水中的沉降性。此数值一般在1.041.3g/ml之间。阳树脂的湿真密度通常比阴树脂的大些。湿视密度湿视密度：树脂在水中充分膨胀后的堆积密度湿视密度湿视密度：树脂在水中充分膨胀后的堆积密度意义：计算离子交换器中湿树脂的装载质量。离子交换树脂的湿视密度一般在 0.600

15、.85g/ml之间。干真密度：干燥状态下树脂本身的密度。干真密度：干燥状态下树脂本身的密度。=/干树脂质量干真密度 克 毫升树脂的真体积=/湿树脂的质量湿真密度 克 毫升湿树脂的真体积=/湿树脂的质量湿视密度 克 毫升湿树脂的堆体积song32song33（4）含水率含水原因：化合水、游离水和表面水。含水率通常以每克湿树脂（除去表面水分后）所含水的百分数来表示：%100湿树脂重干树脂重湿树脂重含水率一般树脂交联度在7%左右时，含水率为4555%。树脂在使用过程中，如含水率发生变化，说明树脂结构可能遭到破坏。对于含有一定活性基团的离子交换树脂来说，含水率可以反映树脂的交联度和孔对于含有一定活性基

16、团的离子交换树脂来说，含水率可以反映树脂的交联度和孔隙率的大小。含水率大，就表示孔隙率大，交联度低。隙率的大小。含水率大，就表示孔隙率大，交联度低。含水率的意义：官能团极性越大，含水率越高（1）新树脂：交联度越大，密度越大，含水率越低 树脂骨架破坏，交联度降低，含水率升高（2）旧树脂：官能团脱落，亲水性下降，含水率下降song34（5）溶胀性树脂体积发生变化的性质绝对溶胀性：干树脂湿树脂体积变大。相对溶胀性：湿树脂转型体积发生变化。树脂的溶胀性：树脂的溶胀性：与树脂的交联度、交换基团的电离度、水合离子半径及水溶液中反离子浓度、树脂的交换容量等因素有关：交联度越小，溶胀率越大。活性基团电离，树脂

17、的溶胀率，如强酸弱酸。交换容量，其溶胀率。交换容量高意味着水合离子多，树脂必然溶胀程度大。溶液浓度的影响：当溶液中电解质浓度，树脂的溶胀率。（渗透压加大，双电层被压缩）可交换离子价数，溶胀率；可交换离子的水合能力，溶胀率。对于强酸性和强碱性离子交换树脂，溶胀率大小的次序为：422334HNaNHKAgOHHCOCOSOCl强酸性阳树脂：由Na型转变为H型时，体积增加约5%7%强碱性阴树脂：由Cl型转为OH型时，体积增加10%左右。树脂的溶胀现象可以导致塑料、有机玻璃交换柱体的破坏，使用中必须注意。树脂的交换和再生，经历成百上千次的缩胀变化，会促使树脂颗粒破裂。在生产中，减少树脂的再生次数，可处

18、长树脂的使用寿命。song35song36（7）机械强度）机械强度耐磨力、抗渗透冲击性及物理稳定性机械强度低：机械强度低：树脂颗粒破裂，降低使用寿命。一般：保证每年的耗损率不超过37%。意义：影响其实用性能的指标。评价标准：磨后圆球率，渗磨圆球率。（8）热稳定性耐热性，热分解、破裂 通常：酚醛型阳树脂只能在常温下使用 Na型苯乙烯阳树脂可在120 下使用 H 型苯乙烯阳树脂可在100 下使用 OH苯乙烯强碱性阴树脂可在60 下使用 Cl苯乙烯强碱性阴树脂可在80 下使用 弱碱性阴树脂可在80 下使用 提高水温能同时加快内扩散和膜扩散，离子交换设备运行时，一般水温保持在2040。当天气温度0，因

19、孔眼中水分结冰，会使树脂颗粒因体积膨胀而破裂。因此，在冬天应做好防冻措施。song37(9)交联度将树脂的骨架用交联法形成一个巨大分子网将树脂的骨架用交联法形成一个巨大分子网交联度（简写交联度（简写DVB）：是指交联剂在离子交换树脂内所占的质量百分数）：是指交联剂在离子交换树脂内所占的质量百分数 例如，聚苯乙烯树脂的交联度为例如，聚苯乙烯树脂的交联度为8%DVB，它的意义是这种树脂合成时单体中，它的意义是这种树脂合成时单体中苯乙烯占苯乙烯占92%，二乙烯苯占，二乙烯苯占8%。低交联度为2%4%，中交联度为7%8%，高交联度为12%20%离子交换树脂的交联度与其许多性质离子交换树脂的交联度与其许

20、多性质(溶解度、交换容量、膨胀性、选择性、含水溶解度、交换容量、膨胀性、选择性、含水量，稳定性等量，稳定性等)都有关系都有关系A.树脂交联度愈低，树脂的交换容量、膨胀率、含水率等愈大，而强度降低树脂交联度愈低，树脂的交换容量、膨胀率、含水率等愈大，而强度降低B.树脂交联度愈大，树脂的强度提高，而交换容量、膨胀率、含水率等降低。树脂交联度愈大，树脂的强度提高，而交换容量、膨胀率、含水率等降低。C.对于同类型的树脂，交联度也影响交换容量：交联度小的树脂，交换容量大；对于同类型的树脂，交联度也影响交换容量：交联度小的树脂，交换容量大；交联度大的树脂，交换容量反而小。交联度大的树脂，交换容量反而小。D

21、.树脂交联度愈大，交换速度相应就慢。树脂交联度愈大，交换速度相应就慢。song38常用离子交换树脂基本性能常用离子交换树脂基本性能song392、化学性能：、化学性能：（1）离子交换反应的可逆性离子交换反应的可逆性离子交换反应的可逆性：使离子交换树脂可以反复使用的重要离子交换反应的可逆性：使离子交换树脂可以反复使用的重要性质性质例如，氢型树脂在除盐阶段的反应是：当交换树脂失效后，为了恢复其交换能力，可用酸进行再生，反应是：除盐时：除盐时：由于交换下来的H+不断排走，使反应能不断向右进行再生时：再生时：由于H+浓度大，交换出的Ca2+不断排走，使反应不断向左进行 2222RHCaR CaH222

22、2R CaHRHCa（2）酸、碱性）酸、碱性 OHNRNOHR离子交换树脂属于高分子电解质，它们在水中能发生电离。H型阳离子交换树脂和型阳离子交换树脂和OH型阴离子交换树脂的性能与电解质型阴离子交换树脂的性能与电解质酸、碱相同，在水中有电离出酸、碱相同，在水中有电离出H+和和OH的能力。的能力。例如，H型树脂在水溶液中电离：（电离度大）（电离度小）HRSOHRSO33HRCOORCOOHOH型树脂在水溶液中电离：（电离度大）（电离度小）OHHRNHOHR由于树脂酸（碱）性强弱不同，使得不同类型离子交换树脂有效地进行离子交换反应的pH值范围也有所不同。各种类型树脂有效各种类型树脂有效pH值范围值

23、范围 (3)中和与水解中和与水解 离子交换树脂的中和与水解性能和通常的电解质一样。离子交换树脂的中和与水解性能和通常的电解质一样。离子交换过程中可发生类似于电解质水溶液中的中和及水解反应。H型树脂与碱作用：R-SO3H+NaOH R-SO3Na+H20OH型树脂与酸作用：R-NH3OH+HCl R-NH3Cl+H20盐型树脂水解：R-NH3Cl+H20 R-NH3OH+HCl3、离子交换树脂的交换容量 交换容量 单位体积湿树脂单位体积湿树脂(容量表示法容量表示法)或单位重量干树脂或单位重量干树脂(重量表示法重量表示法)可发生交换的活可发生交换的活性基团数量。性基团数量。容量表示法容量表示法 E

24、V ：mmol/ml、mol/l。重量表示法重量表示法 EW：mmol/g、mol/kg。EV =EW 湿比重湿比重(1-含水率含水率)全交换容量：全交换容量：单位体积或重量树脂中含可交换基团的总数。单位体积或重量树脂中含可交换基团的总数。离子交换树脂全交换容量的大小与树脂的种类和交联度有关。弱酸性(或弱碱性)树脂比强酸性(或强碱性)树脂。对于同一种交换树脂来说，交联度一定时，它是一个常数，可以用化学分析的方法测定。一般树脂出厂质量证明书中，大都用质量单位来表示全交换容量。工作交换容量：工作交换容量：工作交换容量（E工）：树脂在给定工作条件下所具有的交换能力。mmol/L或mol/m3（树脂是

25、装在容器内，在湿态下工作E工用体积交换容量表示)。由于影响工作交换容量的因素很多，因此即使是相同的交换树脂，它也并非是个常数。E工的测定：可在模拟离子交换树脂实际工作条件下测定，也可按下式计算：式中 C进、C出分别为进水离子浓度和出水离子浓度，mmol/L；V水周期制水量，m3；V树脂交换树脂的体积，m3 注意：E工表示树脂的工作交换容量时，注明工作条件、再生条件和终点控制标准。一般为E工=6070%E全。它可以用下式计算：q工=q v (R 初R残)式中：q工 树脂工作交换容量，mmol/L；qv 树脂体积全交换容量，mmol/L；R初 整个树脂层平均初始再生度；R残 整个树脂层平均残余再生

26、度。树脂的工作交换容量除了和树脂本身的性能有关以外，还和工作条件有关。工作条件包括下列内容：树脂开始工作的状态，即树脂的再生度。对给定的树脂层，再生度与再生前树脂层的离子成分及分布情况有关，也与再生条件（再生剂种类、浓度、用量、再生液温度、流速、配制再生液用水质量等）有关。CCVV进出水树脂（）工作交换容量影响工作交换容量的因素影响工作交换容量的因素1）影响）影响R初的因素初的因素 它包括水源的成分、杂质浓度、温度、流速及对出水水质要求、树脂层高度、运行方式、设备结构的合理性等。A、树脂的酸碱性 弱型树脂对氢离子或氢氧根离子的亲和力最大，所以它的再生度比较高；强型树脂则相反，再生度较低。型强碱

27、树脂的碱性比型强碱树脂的弱，所以在一般再生状况下，它的再生度较高，初始容量也较高。B、再生剂用量 再生剂用量越大，树脂的再生度越高，但随着再生剂用量的增大，再生度增加的幅度越来越小，最后趋于平稳。C、再生剂纯度 树脂再生度与再生剂的纯度有关。从离子交换平衡可知，再生剂纯度越高，再生度也越高。D、再生液温度 再生液的温度会影响选择性系数和离子交换的速度，从而影响再生度。强碱树脂的再生温度还会影响硅的聚结程度，从而影响其再生程度。E、再生液流速 为了保证树脂和再生液有足够的接触时间，必须限制再生液流速。为了防止在再生过程析出硫酸钙沉淀和产生胶体硅，又必须保证足够的再生液流速（为此，往往降低再生液浓

28、度，以保证足够的再生时间和再生流速）。F、再生液浓度 在保证足够的再生时间，且不会析出沉淀和形成胶硅的情况下，较浓的再生液对树脂获得较高的再生度是有利的。G、失效树脂的离子组成 不同离子的选择性不同，在同样再生条件下，失效树脂的离子组成不同，再生度也不同。A、树脂的酸碱性 弱型树脂对氢离子或氢氧根离子的亲和力最大，所以它的再生度比较高；SO42NO3ClOHFHCO3HSiO3铁对强碱性阴树脂也同样会产生污染。阳床运行时，水由上而下通过强酸性H型树脂层，因树脂层对各种阳离子的选择性不同，被吸着的离子在树脂层中产生分层，其分布状况如下图所示。防止氧化铁水垢产生为例说明在离子交换水处理的过程中，根

29、据原水中要去除的离子性质来选择树脂，既可以充分利用树脂的性能，又可以使原水得到净化。三、锅炉补给水水处理工艺1、离子交换树脂的预处理影响工作交换容量的因素2mol/L二异丙胺，使pH达到10左右。水的电导率的大小除了与水中离子含量有关外，还和离子的种类有关，单凭电导率不能计算水中含盐量。聚丙烯SO42NO3ClOHFHCO3HSiO3一般树脂交联度在7%左右时，含水率为4555%。（4）再生时，碱液的浓度低，再生的流速过慢，都会降低再生效果。pHpNH4pCapNapKAl3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+Li+SO42-NO3-Cl-HCO3-HSiO3-*H和OH的交换选择性与树脂交

30、换基团酸、碱性的强弱有关。对于强酸阳树脂：H+Li+而对于弱酸阳树脂：H+Fe3+song49常见离子的选择性交换次序如下：同种交换剂对水中不同离子选择性的大小，与水中离子的水合半径以及水中离子所带电荷大小有关；不同种的交换剂由于交换换团不同，对同种离子选择性大小也不一样。下面介绍四种交换剂对离子选择性的顺序：(1)强酸性阳离子交换剂，对水中阳离子选择顺序：强酸性阳离子交换剂，对水中阳离子选择顺序：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+(2)弱酸性阳离子交换剂，对水中阳离子的选择顺序：弱酸性阳离子交换剂，对水中阳离子的选择顺序：H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+NH4+N

31、a+从上述选择顺序来看，强酸性阳离子交换剂对H+的吸着力不强；而弱酸性阳离子交换剂则容易吸着H+。所以，实际应用中，用酸再生弱酸性阳离子交换剂比再生强酸性阳离子交换剂要容易得多。(3)强碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：强碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：SO42NO3ClOHFHCO3HSiO3(4)弱碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：弱碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：OH SO42NO3ClHCO3 从阴离子交换剂的选择性来看，用碱再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱性阴离子交换剂容易。弱碱性阴离子交换剂对交换HCO3能力能力很差，对HSiO3不能交换。因此，

32、弱碱性阴离子交换剂用于除掉水中强酸根离子。根据以上顺序可以看出，对于强酸性阳树脂，最先漏出的离子是Na+，对于强酸性阴树脂，最先漏出的是HSiO3，故一般通过监测钠离子和硅酸根的量来判断交换器失效终点。3HCO 6、根据锅炉水处理的要求选择离子交换树脂考虑因素 在采用离子交换法进行水处理时，其离子交换树脂的性能，对水处理过程有着决定性的影响。因此，通常要根据原水中离子的组成和处理后水质的要求，通过技术经济比较，合理地选择离子交换树脂，使树脂在生产中发挥最大的效能。根据锅炉水处理的要求，离子交换树脂的选择一般从以下几方面进行考虑：树脂的交换容量和机械强度 交换容量越大，同体积的树脂所能交换的离子

33、就越多，处理的水量相应地也就越大，要尽量选择交换容量大的树脂。在同一类型树脂选择时，不应单纯追求交换容量而忽视树脂的强度。一般在同类型的阳离子交换树脂或阴离子交换树脂中，弱酸（碱）性阳（阴）离子交换树脂，比强酸（碱）性阳（阴）离子交换树脂的交换容量要大，可是机械强度一般却比较差。对于同类型的树脂，交联度也影响交换容量，一般交联度小的树脂，交换容量大；交联度大的树脂，交换容量反而小。水处理设备的类型出水水质song51去除离子的性质 在离子交换水处理的过程中，根据原水中要去除的离子性质来选择树脂，既可以充分利用树脂的性能，又可以使原水得到净化。A、当只需要去除水中交换吸附性能比较强的离子时，应当

34、尽量选用弱酸性或弱碱性树脂。例如：对原水进行软化处理时，如果原水中的碳酸盐硬度大（特别是碱性水），则选择弱酸型树脂进行软化处理就要经济得多。因为：无论是强酸性树脂，还是弱酸性树脂，对原水中交换吸附性能强的阳离子（如Fe3+、Al3+、Ca2+、Mg2+）都有比较强的交换能力，而从选择性顺序可以看出，当用酸再生阳离子交换树脂时，以再生弱酸性树脂最为容易，也最为经济。在生产中，甚至可以用再生强酸性树脂后的废酸来再生弱酸性树脂。B、当必须去除水中吸附性能比较弱的阳离子（如K+、Na+）或阴离子（如HCO3、HSiO3-）时，用弱酸性或弱碱性树脂就很困难，甚至不可能进行交换反应，此时必须选用强酸性或强

35、碱性树脂。C、在处理高硬度或高盐分的原水时，在用强酸性树脂进行处理之前先进行弱酸型树脂处理，而在用强碱性树脂进行处理之前先进行弱碱型树脂处理，这在生产中是合理的，也是经济的。song526、常用离子交换树脂离子交换树脂选用的离子交换树脂主要有:强酸阳离子交换树脂0017、0017FC、0017MB;强碱阴离子交换树脂2017、2017FC、2017MB;弱酸阳离子交换树脂D113、D113FC;弱碱阴离子交换树脂D301、D301FC;大孔强酸阳离子交换树脂D001;大孔强碱阴离子交换树脂D201;多用于高速混床的国外进口树脂Amberlite252H、Amberlite900SO4、Dowe

36、x650C、Dowex550A。song53第四节、离子交换树脂被污染的原因第四节、离子交换树脂被污染的原因 预防措施及再生方法预防措施及再生方法song541、离子交换树脂的预处理、离子交换树脂的预处理新的离子交换树脂为什么要预处理：（1）工业产品的树脂中，常含有一些过剩剂及反应不完全而生成的低聚物和某些重金属离子，如在使用前不除去这些物质，就可能在使用初期污染出水质量。（2）为贮存和运输安全方便，生产厂家都把强型树脂转变成（盐）型。例如，强酸性树脂转变成（Na）型，强碱性阴树脂转变成（Cl）型。对弱型树脂大多（保持H或OH）型。在使用前应进行转型处理：阳树脂转型为H+,阴树脂转型为OH-。

37、（3）新树脂在储存、运输中可能导致树脂失水、破碎。如果把已经失水干燥的树脂直接进到水里，会导致树脂过度膨胀而开裂。经预处理后，可以提高树脂的稳定性，预处理工作一般在交换器内进行，树脂预处理的程序如下所述：钠离子交换树脂：如果离子交换树脂没有失水，先反洗水，再正冲洗至硬度合格即可。注意：新的阳树脂出厂由H+转型为Na+，如果转型不彻底，很有可能有H+型存在，出水有可能是酸性。如出水pH值7，可以用盐再生一次。阳离子交换树脂：饱和盐水浸泡1020小时清洗24%NaOH浸泡48小时清洗5%盐酸浸泡48小时清洗待用。阴离子交换树脂：饱和盐水浸泡1820小时清洗5%盐酸浸泡48小时清洗24%NaOH浸泡

38、48小时清洗待用。song552、离子交换树脂被污染的原因、预防措施及再生方法、离子交换树脂被污染的原因、预防措施及再生方法 离子交换树脂具有化学稳定性好、机械强度高、交换能力大等优点，因而在锅炉用水处理及除盐水、纯净水的生产中得到了广泛的应用。但在使用过程中，常出现清洗水不断增加，出水水质差，周期性制水量不断下降，颜色变深，树脂交换容量不断下降等现象。根据以上现象，可认定为树脂受到污染。如果不及时采取合理措施使其再生，就会造成树脂失效，甚至报废，影响正常生产。树脂的污染离子交换树脂在使用过程中，由于有害杂质的浸入，使树脂的性能明显变坏的现象，称为树脂的污染。树脂的“中毒”树脂的结构无变化，仅

39、仅是树脂内部的交换孔道被杂质堵塞或表面被覆盖、或交换基团被占用，致使树脂的交换容量明显降低、再生困难，这种现象称为树脂的“中毒”。树脂的“复苏”通过适当的处理可以恢复树脂交换能力的处理过程，称为树脂的“复苏”。树脂的“老化”树脂的结构遭到破坏，交换基团降解或交联结构断裂，树脂的这种污染一般是无法进行复苏的，是一种不可逆转的污染，所以又称为树脂的“老化”。下面介绍树脂的常见的几种污染及复苏方法：song561.铁污染（1）污染原因 铁污染是离子交换树脂最常见的污染。铁可以通过不同的途径进入离子交换装置。例如，水源是含铁地下水或被铁污染的地表水，进水管道或交换器被腐蚀产生铁化物，再生剂中含有铁杂质

40、等。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，而阻止水中的离子与树脂进行有效的接触；另一是以亚铁离子进入交换器，与树脂进行交换反应，使Fe2+占据在交换位置上，Fe2+离子容易被氧化成高价铁化合物，沉积在树脂内部，堵塞了交换孔道。如果铁化物在树脂上附着时间愈长，就愈难以去除。铁对强碱性阴树脂也同样会产生污染。这是由于水中含有大分子有机物时，容易与铁形成螯合物，即所谓有机铁，它可以与阴树脂进行交换反应，集结在交换基团的位置上，堵塞了树脂的交换孔道，使工作交换容量和再生交换容量下降，并增加树脂破损的可能性。在某种情况下，强

41、碱性阴树脂的铁污染要比阳树脂严重。例如在化学除盐系统中，阳树脂是用酸来再生的，这就起到了复苏作用。而阴树脂就没有这样的条件，所以铁污染就愈来愈严重。song57（2）铁污染鉴别方法 被铁污染的树脂从外观上看，颜色明显变深，甚至呈黑色。准确的鉴别方法是测定水中的含铁量，其操作方法是将污染树脂用清水洗净，浸泡在食盐水中再生半小时左右，倾去盐水，再用蒸馏水洗涤23次，从中取出一部分树脂放入试管或玻璃瓶中，加入2倍于树脂体积的6mol/L盐酸，盖严振荡15分钟；取出酸液注入另一试管中，滴入饱和的亚铁氰化钾溶液，从试液生成普鲁士蓝的颜色深浅（由淡蓝至棕黑色），可以判断树脂被铁污染的程度。必须指出，铁污染

42、仅仅降低了树脂的工作交换容量，而对全交换容量几乎没有影响。所以只用测定树脂的交换容量方法，是不能准确鉴别这种污染，因为在用此法测定中用过量食盐溶液再生时，铁已被解吸，树脂的交换容量一部分已得到恢复。（3）复苏方法 树脂表面附着的铁化物，可采用连二亚硫酸钠Na2S2O4还原法，即用4%的Na2S2O4溶液浸泡412小时，也可以配合EDTA、三乙酸铵和酒石酸等络合剂进行综合处理。树脂内部积结的铁可用10%的盐酸浸泡512小时，或配合其它络合剂协同处理。在处理过程中可辅以吹气、超声波及磁场等。强碱性阴树脂用酸复苏前必须转变成氯型，这不仅是避免浪费酸量，更为重要的是防止在交换器内发生中和反应时放热而损

43、坏树脂。但弱碱性树脂无此问题。（4）预防措施 加强水处理设备的防腐工作，避免铁的腐蚀产物进入交换器内。尤其是食盐或酸的再生设备极易发生腐蚀，也是树脂被铁污染的主要途径，因此必须采取有效的防腐措施。含铁地下水不能直接进入交换器，必须进行除铁处理。以自来水为水源时，因流经较长的管线，也会携带一些铁的腐蚀产物，所以应设置过滤器。碱再生剂一定要纯净。水的电导率的大小除了与水中离子含量有关外，还和离子的种类有关，单凭电导率不能计算水中含盐量。第二种情况是设计上的原因。（1）再生时碱液的温度比较低，黏度大，化学活动性能差，再生效果差。当进水总硬度小于4毫克当量/升时，单组设备产水量不受限制。Na型苯乙烯阳

44、树脂可在120 下使用孔径5nm、少，溶胀度较大，水溶胀后呈凝胶状。SiO2：20g/L三、锅炉补给水水处理工艺有的正在研制以电导率与制水量的乘积为信号的终点控制器。（3）除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。各种类型树脂有效pH值范围确定树脂混合比例的原则：阴阳树脂同时失效。流速：10 15m/s,按压脂层膨胀50%60%控制。（2）控制大反洗的分层速度至10m/h，树脂的膨胀率要保持在50%以上。选用的离子交换树脂主要有:对于除硅要求高的水也应采用带混床的除盐系统。周期制水量：EV=Q（C入-C出）忽略C出但是制水量往往与水质变化及树脂再生度有密

45、切关系。就是再生一定体积的离子交换剂所消耗再生剂的量（以100%的浓度计），单位为：kg/m3树脂，或g/L树脂。运行时的流速和温度对工作交换容量影响很大：如交换树脂层高度为1.下图为用真空法的输送系统。song582、铝、钙污染（1）铝污染 天然水中铝的含量极微，如果应用铝盐进行水的混凝处理时，因沉淀或过滤效果不好而进入交换器内的铝化物絮凝体容易覆盖在树脂的表面，使离子交换过程受到限制。如果铝以离子形式进入交换器时，由于Al3+与树脂的交换基团有很强地吸附能力，被紧紧地固定在交换位置上，用食盐溶液再生则难以去除。因此，树脂的交换位置就会不断减少，工作交换容量也随之下降。（2）钙污染 阳离子交

46、换树脂用硫酸再生时，就有可能产生硫酸钙的污染。因硫酸再生时，水中的SO42-和Ca2+的离子积几乎超过硫酸钙的溶度积，即Ca2+S042-Ksp。但在交换器的正常操作条件下，如一定的再生剂的浓度、温度和流速的限制，可以产生过饱和现象；然而，当这些条件发生变化时，就有可能产生硫酸钙的沉淀，覆盖在树脂表面上。当再生完毕后，投入运行时，这些沉积物便不断地发生溶解，产生Ca2+和S042-过早泄漏。这种污染称为硫酸钙污染。此外，石灰软化处理系统或用硬水配制再生剂时，树脂还容易受到碳酸钙的污染。（3）复苏方法 通常用10%的盐酸配合络合剂对污染树脂进行反洗。盐酸用量可按每升树脂加300克浓盐酸（浓度为3

47、3%）计。当树脂污染严重时，可将盐酸用量增加到500克/升树脂。song593、油污染（1）原因及危害 润滑油、脂类及蛋白质等有机物，经常存在于地表水中。在水处理系统中由于设备不严密也会渗入一些油脂。这种水进入交换器对阳树脂会产生污染。油脂在树脂表面形成一层油膜，严重影响树脂的交换功能，降低交换容量，并使树脂粘结在一起，导致树脂层水流不均匀，产生偏流和使出水水质变差。另外由于树脂表面存在油膜，使树脂的浮力增大，造成反洗流失。（2）鉴别方法 油脂污染的现象是树脂的颜色由棕变黑，类似于铁污染，所以从外观上不易辨清。简易的鉴别方法是将树脂放入试管中，注入2倍于树脂体积的水，经激烈振荡后，观察水面是否

48、出现“彩虹”（油珠反射形成的光谱）来判断。（3）复苏方法 用58%的NaOH溶液，或与Na2CO3的混合液，对交换器内的树脂进行循环式反洗。如果将清洗液的温度提高到40或辅以压缩空气擦洗则更为有效。必须指出，在碱洗除油前须将树脂转变为Na型，以免在树脂表面生成Mg(OH)2或CaCO3沉淀，造成第二次污染。song604、硅污染（1）污染原因 阴离子交换树脂容易产生硅污染，造成这种污染的原因是由于阴离子交换器再生过程控制不好，致使强碱性阴树脂吸着的可溶性硅化物HSiO3-水解成为硅酸，逐渐聚合成胶体状态的硅化物。HSiO3-+H20-H2SiO3+OH-nH2SiO3-SiO2n+nH2O 这

49、些胶态化合物，堵塞了树脂内的交换孔道，使其交换容量降低。使用强碱性阴树脂的再生废液去再生弱碱性阴树脂时，也可能使弱碱性阴树脂遭到类似的污染。（2）污染现象 阴离子交换器除硅效率降低，在运行时有不断地漏硅现象。（3）复苏方法 用58%NaOH溶液，在5060条件下，对阴树脂进行再生。song615、有机物污染（1）污染原因 由于水中的有机物是由生物肢体腐败后产生的富里酸、腐植酸和丹宁酸等带负电基团的线型大分子，它们和水中的阴离子一样，能与强碱性阴树脂发生交换反应。所不同的是这些线型的大分子一旦进入树脂内部，其带负电的基团与阴树脂带正电的固定基团发生电性复合作用，紧紧地吸附在交换位置上；另外这些线

50、型有机物上通常带有多个基团，与树脂的多处交换位置复合，致使它们卷曲在树脂内骨架的空间，采用一般的再生方法难以将它们从树脂的孔道中退出来，这种现象称为“瓶颈效应”。因此产生不可逆转的有机物污染。强酸性阳树脂很少发生有机物污染，而阳树脂被氧化而降解的产物二乙烯苯以及阳树脂机械破碎形成带负电基团的胶状物，可以使阴树脂受到污染。（2）污染现象 污染树脂的有机物，大多带有羧酸基-COO-等弱酸基团，阴树脂用碱(NaOH)再生时，就生成钠盐-COONa，当清洗再生后的树脂时，这种强碱弱酸盐就不断地发生水解而释放Na+离子。-COONa+H2O -COOH+Na+OH-结果，使清洗水耗逐渐增多，运行时出水电