水軟化離子交換樹脂原理
強鹼性陰離子交換樹脂是在苯乙烯共聚交聯結構的高分子基體上帶有季銨基[-N(版CH3)3]的離子交換樹權脂,其鹼性相當於季銨鹼,它在酸性、中性,甚至鹼性介質中都顯示離子交換功能。本產品具有機械強度好、耐熱性能高等特點。本產品原牌號717#。主要用於純水、高純水制備、廢水處理、生化製品取等。
強酸性陽離子交換樹脂是在苯乙烯共聚交聯結構的高分子基體上帶有磺酸基(-SO3H)的離子交換樹脂,它在鹼性、中性,甚至酸性介質中都顯示離子交換功能。本產品具有交換容量高、交換速度快、機械強度好等特點。本產品原牌號732#。主要用於硬水軟化、純水制備、濕法冶金、稀有元素分離等。
源於
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B. 離子交換樹脂的原理及應用是什麼
原理
離子交換樹脂是一種聚合物,帶有相應的功能基團。一般情況下,常規的鈉離子交換樹脂帶有大量的鈉離子。當水中的鈣鎂離子含量高時,離子交換樹脂可以釋放出鈉離子,功能基團與鈣鎂離子結合,這樣水中的鈣鎂離子含量降低,水的硬度下降。硬水就變為軟水,這是軟化水設備的工作過程。
當樹脂上的大量功能基團與鈣鎂離子結合後,樹脂的軟化能力下降,可以用氯化鈉溶液流過樹脂,此時溶液中的鈉離子含量高,功能基團會釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結合,這樣樹脂就恢復了交換能力,這個過程叫作「再生」。
由於實際工作的需要, 軟化水設備的標准工作流程主要包括:工作(有時叫做產水,下同)、反洗、吸鹽(再生)、慢沖洗(置換)、快沖洗五個過程。不同軟化水設備的所有工序非常接近,只是由於實際工藝的不同或控制的需要,可能會有一些附加的流程。任何以鈉離子交換為基礎的軟化水設備都是在這五個流程的基礎上發展來的(其中,全自動軟化水設備會增加鹽水重注過程)。
反洗:工作一段時間後的設備,會在樹脂上部攔截很多由原水帶來的污物,把這些污物除去後,離子交換樹脂才能完全曝露出來,再生的效果才能得到保證。反洗過程就是水從樹脂的底部洗入,從頂部流出,這樣可以把頂部攔截下來的污物沖走。這個過程一般需要5-15分鍾左右。
吸鹽(再生):即將鹽水注入樹脂罐體的過程,傳統設備是採用鹽泵將鹽水注入,全自動的設備是採用專用的內置噴射器將鹽水吸入(只要進水有一定的壓力即可)。在實際工作過程中,鹽水以較慢的速度流過樹脂的再生效果比單純用鹽水浸泡樹脂的效果好,所以軟化水設備都是採用鹽水慢速流過樹脂的方法再生,這個過程一般需要30分鍾左右,實際時間受用鹽量的影響。
慢沖洗(置換):在用鹽水流過樹脂以後,用原水以同樣的流速慢慢將樹脂中的鹽全部沖洗干凈的過程叫慢沖洗,由於這個沖洗過程中仍有大量的功能基團上的鈣鎂離子被鈉離子交換,根據實際經驗,這個過程中是再生的主要過程,所以很多人將這個過程稱作置換。這個過程一般與吸鹽的時間相同,即30分鍾左右。
快沖洗:為了將殘留的鹽徹底沖洗干凈,要採用與實際工作接近的流速,用原水對樹脂進行沖洗,這個過程的最後出水應為達標的軟水。一般情況下,快沖洗過程為5-15分鍾。
應用
1)水處理
水處理領域離子交換樹脂的需求量很大,約占離子交換樹脂產量的90%,用於水中的各種陰陽離子的去除。目前,離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上,其次是原子能、半導體、電子工業等。
2)食品工業
離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上。例如:高果糖漿的製造是由玉米中萃出澱粉後,再經水解反應,產生葡萄糖與果糖,而後經離子交換處理,可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業中的消耗量僅次於水處理。
3)制葯行業
制葯工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈黴素的開發成功即是突出的例子。近年還在中葯提成等方面有所研究。
4)合成化學和石油化學工業
在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。用離子交換樹脂代替無機酸、鹼,同樣可進行上述反應,且優點更多。如樹脂可反復使用,產品容易分離,反應器不會被腐蝕,不污染環境,反應容易控制等。
甲基叔丁基醚(MTBE)的制備,就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑,由異丁烯與甲醇反應而成,代替了原有的可對環境造成嚴重污染的四乙基鉛。
5)環境保護
離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環境保護問題上。目前,許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質,這些可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子,回收電影製片廢液里的有用物質等。
6)濕法冶金及其他
離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。
其他補充:
離子交換技術有相當長的歷史,某些天然物質如泡沸石和用煤經過磺化製得的磺化煤都可用作離子交換劑。但是,隨著現代有機合成工業技術的迅速發展,研究製成了許多種性能優良的離子交換樹脂,並開發了多種新的應用方法,離子交換技術迅速發展,在許多行業特別是高新科技產業和科研領域中廣泛應用。近年國內外生產的樹脂品種達數百種,年產量數十萬噸。
在工業應用中,離子交換樹脂的優點主要是處理能力大,脫色范圍廣,脫色容量高,能除去各種不同的離子,可以反復再生使用,工作壽命長,運行費用較低(雖然一次投入費用較大)。以離子交換樹脂為基礎的多種新技術,如色譜分離法、離子排斥法、電滲析法等,各具獨特的功能,可以進行各種特殊的工作,是其他方法難以做到的。離子交換技術的開發和應用還在迅速發展之中。
離子交換樹脂的應用,是近年國內外製糖工業的一個重點研究課題,是糖業現代化的重要標志。膜分離技術在糖業的應用也受到廣泛的研究。
離子交換樹脂都是用有機合成方法製成。常用的原料為苯乙烯或丙烯酸(酯),通過聚合反應生成具有三維空間立體網路結構的骨架,再在骨架上導入不同類型的化學活性基團(通常為酸性或鹼性基團)而製成。
離子交換樹脂不溶於水和一般溶劑。大多數製成顆粒狀,也有一些製成纖維狀或粉狀。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3~1.2mm 范圍內,大部分在0.4~0.6mm之間。它們有較高的機械強度(堅牢性),化學性質也很穩定,在正常情況下有較長的使用壽命。
離子交換樹脂中含有一種(或幾種)化學活性基團,它即是交換官能團,在水溶液中能離解出某些陽離子(如H+或Na+)或陰離子(如OH-或Cl-),同時吸附溶液中原來存有的其他陽離子或陰離子。即樹脂中的離子與溶液中的離子互相交換,從而將溶液中的離子分離出來。
離子交換樹脂的品種很多,因化學組成和結構不同而具有不同的功能和特性,適應於不同的用途。應用樹脂要根據工藝要求和物料的性質選用適當的類型和品種。
C. 離子交換樹脂的原理
離子交換來樹脂是由空間源網狀結構骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團所構成的不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離,分成二部分:(1)固定部分,仍與骨架牢固結合,不能自由移動,構成固定離子;(2)活動部分,能在一定空間內自由移動,並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應,稱為可交換離子或反離子。以強酸性陽離子交換樹脂為例,可寫成R-SO3-H+,其中R代表樹脂母體即網狀結構部分,-SO3- 代表活性基團的固定離子,H+為活性基團的可交換離子。有時更簡單地寫成R-H+。離子交換通過不溶性的電解質(樹脂)與溶液中的另一種電解質進行化學反應。這一反應可以是中和反應、中性鹽分解或復分解反應。譬如中和反應:
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用這個反應可以去除水的鹼度。
D. 軟化水處理原理
目前通常意義上的軟化指的是用鈉離子型離子交換樹脂將水中的鈣鎂離內子去除。
軟化水容處理的原理是離子交換。通過離子交換樹脂將形成硬度的鈣鎂離子置換為鈉離子,產水就是軟化水。
對水質影響:將原水中的鈣鎂離子取代為鈉離子。
處理後的水當然含有鹽分,軟化是置換而不是去除。處理前後含鹽量沒有明顯變化。
處理後的水鈉離子含量升高。做一般家庭用水可減少結垢情況。
E. 離子交換樹脂的原理
離子交換抄樹脂是人工合成的顆粒狀有機高分子化合物,有交換劑本體(有機高聚物,用R表示)和交換基團兩部分組成。可以分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類
可以通過硬水處理的過程來理解。硬水先後通過分別裝有陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂的離子交換柱。硬水中的Ca2+ Mg2+等陽離子和Clˉ等陰離子先後與交換樹脂中德H+和OHˉ起例子交換作用,從而軟化硬水。例子方程式為
陽離子交換樹脂的原理 2RSO3H+ Ca2+ = (RSO3)2Ca +2H+
陰離子交換樹脂的原理 RN(CH3)3OH +Clˉ = RN(CH3)3Cl + OHˉ
F. 離子交換樹脂純水原理
H型陽樹脂先除去水中的陽離子,這樣的水呈現微酸性,再經過OH型的陰樹脂,將陰離子除去後,就得到了一級除鹽水,再經過混床後就是二級除鹽水了。
G. 用離子交換樹脂軟化水的原理是什麼
軟化水概述
目前國內常用的軟化水設備主要有手動軟化器、國產組合回式自動軟水答設備、國產多閥式全自動軟化器、進口多路閥式全自動軟化水器幾種,其中進口多路閥式自動軟化器是目前市場上的主要產品,這種軟化水設備小型的以國產為主,大型的以進口多路閥及控制器為核心,配用國產的樹脂罐、鹽箱、管道等材料構成全自動軟化水設備。中科治水設備引進美國先進的控制技術及控制部件研發生產的高效節能型全自動鈉離子交換設備。該設備可使軟化、反洗、吸鹽、慢洗、快洗、鹽箱注水等全自過程實現自動化。
離子交換器的工作原理
自動軟化器強酸性陽離子樹脂將原水中的鈣、鎂離子置換出去,經該設備流出的水而為硬度極低的軟化水。當樹脂吸附到一定量的鈣、鎂離子後必須進行再生。用飽和的鹽水浸泡樹脂把樹脂里的鈣、鎂離子等硬度置換出來。恢復樹脂的軟化交換能力,並將廢水排出。整個再生過程包括:反洗-松動樹脂層,吸鹽慢洗-發生交換反應,沖洗(正洗)-將化學反應交換下來的鈣、鎂離子沖洗,注水-為了下次再生。
H. 水的軟化中為什麼要先通過陽離子交換樹脂
您好
1丶硬水中由於含有鈣、鎂及一些重金屬的碳酸氫鹽,在壓力下降或者受熱內時會分解沉澱容,從而結垢等,所以需要軟化.陽離子交換主要是把其中的鈣鎂等離子換成氫離子;陰離子交換主要是把碳酸氫根、碳酸根換成氫氧根……如果先過陰離子,那就生成氫氧化鎂等沉澱了……
I. 軟化水制備的原理
軟化水制備的原理是:鈉離子交換。
軟化水制備使用的技術是樹脂分離軟水技回術。當含有答硬度的原水通過交換器的樹脂層時,水中的鈣、鎂離子被樹脂吸附,同時釋放出鈉離子,易結垢的鈣鎂化合物就轉變為不形成水垢的易溶性鈉化合物,這樣交換器內流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水。
通過離子交換原理制備出的軟化水可適用於浴室、廚房、洗衣、暖氣、鍋爐、中央空調設備供水等廣大領域。
(9)水軟化離子交換樹脂原理擴展閱讀
軟化水制備的工作程序是:
1、供水:未處理的水通過樹脂層,發生交換反應,產生軟水。
2、反洗:水從樹脂層下部進入,松動樹脂,去除細碎雜物。
3 、進鹽水再生:利用較高濃度的鹽水(Nacl)流過樹脂,將失效樹脂重新還原為鈉型可用樹脂。
4、 沖洗:按照供水時的流程使水通過樹脂沖洗掉多餘的鹽液和再生交換下來的鈣、鎂離子。
5、注水:向鹽箱內注水,溶解食鹽,以備下次再生所用。
J. 軟水樹脂的原理
軟化樹脂原理:
1.軟化樹脂處理的原理就是將原水通過鈉型陽離子版交換樹脂,常規的軟化樹脂帶有權大量的鈉離子。當水中的鈣鎂離子含量高時,離子交換樹脂可以釋放出鈉離子,功能基團與鈣鎂離子結合,這樣水中的鈣鎂離子含量降低,水的硬度下降。水中的硬度成分Ca2+、Mg2+與樹脂中的Na+相交換,從而吸附水中的Ca2+、Mg2+,使水得到軟化。
2. 當軟化樹脂吸收一定量的鈣鎂離子之後,就必須進行再生,再生過程就是用鹽箱中的食鹽水沖洗樹脂層,把樹脂上的硬度離子在置換出來,隨再生廢液排出罐外,樹脂就又恢復了軟化交換功能。