化學離子交換器酸鹼耗

『壹』 樹脂清洗罐和樹脂交換器是一樣的嗎

的不同，酸消耗量的計算，廢水排放量的計算以及生產成本的比較。關鍵詞：離子交換樹脂硫酸再生酸消耗量廢水排放離子交換樹脂是用於軟化水的交換劑，在使用一段時間後，吸附的雜質接近飽和狀態，就要進行再生處理，使之恢復原來的組成和性能。目前，國內樹脂的再生常用化學葯劑酸鹼法：使失效的樹脂恢復交換能力，酸的使用通常採用HCl或H2SO4，鹼的使用一般採用NaOH。目前，我公司脫鹽水的裝備能力有：40m3/h固定床三個系列，120m3/h雙室浮動床兩個系列，工藝流程是：原水陽離子交換器除碳器中間水箱陰離子交換器脫鹽水箱。在生產中，採用酸鹼法再生離子交換樹脂，陽離子交換樹脂的再生原來一直採用HCL，但再生過程產生的大量含CL-廢液難以處理，為解決廢水的排放問題，將再生劑改為H2SO4。下面就H2SO4再生和HCL再生進行比較：1、操作方法不同1.1H2SO4再生相對於HCL再生來說要復雜一些：HCL再生採用的是一步再生法，即進行預噴射後，將再生酸濃度一次性調節到指標范圍內(一般控制3～4%)，再生液流速≤5m/h，以穩定的濃度、流速將需要消耗的再生劑量消耗完，開始後面的置換、清洗步驟；1.2H2SO4再生採用的是兩步再生法，即進行預噴射後，將再生酸濃度調節到0.7～1.5％，再生液流速7～10m/h，第一步再生消耗再生劑總量的60%；第二步再生在第一步再生濃度的基礎上，將再生液濃度直接調節到1.5～3.0%，再生液流速5～7m/h，第二步再生消耗再生劑總量的40%，當需要消耗的再生劑量全部消耗完時，開始後面的置換、清洗步驟。2、再生劑消耗量不同採用HCL再生和採用H2SO4再生消耗的酸量不同，生產成本不同。我公司固定離子交換器採用的是001*7的強酸性樹脂，雙室浮動離子交換器採用的是001*7的強酸性樹脂和D113-III的大孔弱酸性樹脂，樹脂在不同的交換器和使用不同再生劑時，工作交換容量不一樣。我公司離子交換設備樹脂裝載量及樹脂的參數如表(一)所示：表(一)樹脂型號001×7D113-III備注固定床裝載量(m3)4.0*雙室浮動床裝置量(m3)7.852.82樹脂工作交換容量(mol/m3)10002300HCL再生樹脂工作交換容量(mol/m3)650*H2SO4再生固定床樹脂工作交換容量(mol/m3)9001600H2SO4再生雙室浮動床再生劑消耗量按下式計算：G=V1×EG×N×n/1000公斤(1)式中：V1……1台交換器中裝載樹脂的體積，m3；EG……樹脂的交換容量，克當量/米3；N……再生劑當量(或每1克當量再生劑所相當的克數，克/克當量；)n……再生劑實際用量為理論量的倍數，又稱再生劑倍率。實際消耗再生劑量為：GG=G/ε×100公斤(2)式中：ε——工業產品中再生劑的含量，以百分率表示，%。再生劑的當量為：H2SO4=49，HCL＝36.5；HCL再生固定離子交換器的再生劑倍率取1.5，再生雙室浮動床的再生劑倍率取1.3；H2SO4再生固定離子交換器的再生劑倍率取1.6，再生雙室浮動床的再生劑倍率取1.2，根據式(1)和式(2)計算可得酸消耗量如表(二)所示：表(二)固定離子交換器雙室浮動離子交換器消耗HCL量(kg)消耗H2SO4量(kg)消耗HCL量(kg)消耗H2SO4量(kg)219(100%)203.84(100%)680.24(100%)680.72(100%)730(30%)208(98%)2267.48(30%)694.62(98%)從表中數據可以看出，固定床系列H2SO4再生酸消耗量較HCL再生低，成本下降1.813元/次，雙室浮動床系列H2SO4再生消耗酸量與HCL相當，生產成本上升6.28元/次。(我公司生產的HCL為335.00元/噸，H2SO4為344.00元/噸。)HCL再生和H2SO4再生陽離子交換樹脂，運行情況比較如下：表(三)硬度(mmol/l)脫鹽水電導率(μs/cm)PH值周期制水量(m3)備注固定床系列0.023.57～8640HCL再生陽床浮動床系列0.013.17～82900固定床系列0.0233.177～8644H2SO4再生陽床浮動床系列0．013.27～83000從表中數據可以看出，H2SO4再生和HCL再生相比，裝置周期制水量和出水指標基本一致。3、廢液排放量和處理廢液成本不同離子交換樹脂運行一個周期後再生時排出的酸、鹼性廢液量，在處理一般水質的原水時，約占除鹽系統出力的5～10%，對於陽離子交換樹脂而言，採用HCL和採用H2SO4再生由於在操作控制上有區別，產生的廢液量不同，使生產成本不同。3.1我公司的脫鹽水裝置再生操作參數如表(四)所示：表(四)固定床浮動床陽床陰床陽床陰床HCL再生H2SO4再生NaOH再生HCL再生H2SO4再生NaOH再生小反洗流量m3/h303030***小反洗時間(min)202進再生液濃度(%)30.81.530.82.522進再生液流量(m3/h)1014101622161016進再生液時間(min)45654285140823055置換流量(m3/h)101010161616置換時間(min)303030303030清洗流量(m3/h)3030303535353.2廢液排放量計算3.2.1酸性廢液排放量Q1，一般只考慮中和前陽離子樹脂交換器酸性廢水排放量，陰離子樹脂交換器少量酸性廢水的排放量忽略不計，按下式計算：Q1=V1+V2+V3+V4+V5m3/周期(3)式中：V1——反洗(或逆流再生的小反洗)水量，m3；V2——進交換器稀再生液的體積，m3；V3——置換水量，m3；V4——正洗水量,m3；V5——逆流再生時頂壓前的放水量m3;根據式(3)計算，可得酸性廢水排放量如表(五)所示：3.2.2鹼性廢水排放量Q2計算一般只考慮中和前陰離子樹脂交換器鹼性廢水的排放量。Q2=V2+V3+V4m3/周期(4)式中各符號含義同前。根據式(4)計算，可得鹼性廢水排放量見表(六)所示：3.2.3自行中和時剩餘酸量的計算水處理站內酸鹼自行中和後，剩餘的酸量G4按下式計算：廢酸液中能被廢鹼液中和部分的酸量G3=G2*N1/40kg/周期(5)剩餘酸量G4=G1-G3kg/周期(6)式中：G2——陰離子交換器再生時消耗的NaOH量，kg；N1——再生用酸的摩爾質量；G1——陽離子再生時消耗的酸量，kg；根據式(1)計算可得固定陰離子交換器再生消耗100%NaOH為102.94kg，雙室浮動陰離子交換器再生消耗100%NaOH為546.36kg；根據式(5)、(6)計算，可得離子交換器再生廢液經過自行中和後，剩餘的酸量、中和剩餘酸需100%的NaOH量見下表所示：固定床浮動床HCL再生H2SO4再生HCL再生H2SO4再生G3(kg/周期)93.93126.10498.55669.29G4(kg/周期)125.0777.74181.6911.44剩餘酸量消耗100%的NaOH137.0631.73199.114.67從表中數據可以看出，中和廢水成本方面，H2SO4再生較HCL再生成本有所下降，其中固定床系列成本降低163.26元/周期，浮動床系列成本降低301.388元/周期。4、結論4.1H2SO4再生陽離子交換樹脂效果與HCL再生效果相當，但H2SO4再生操作較HCL再生復雜，並且由於再生時濃度控製得低，再生耗時較HCL再生長，廢水排放量較HCL再生高；4.2H2SO4再生陽離子交換樹脂酸消耗成本比HCL再生稍高，但H2SO4再生產生的廢水，中和處理成本較HCL再生產生的廢水中和處理成本低得多，使脫鹽水裝置總生產成本降低，並且廢水中SO42-離子比CL-離子易處理，對環保排水有利。因此，硫酸再生陽離子交換樹脂值得推廣。[參考文獻][1]《熱能工程設計手冊》化工部熱工設計技術中心站化學工業出版社1998年6月第1版[2]《熱力發電廠水處理》下冊武漢水利電力學院電廠化學教研室編水利電力出版社出版1977年9月

『貳』 離子交換的水處理中的應用

EDI(Electro-de-ionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術(電滲析技術)相結合的純水製造技術。該技術利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而脫鹽不徹底,又利用電滲析極化而發生水電離產生H和OH離子實現樹脂自再生來克服樹脂失效後通過化學葯劑再生的缺陷,是20世紀80年代以來逐漸興起的新技術。經過十幾年的發展,EDI技術已經在北美及歐洲占據了相當部分的超純水市場。
EDI裝置包括陰/陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子通過,而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子通過。離子交換樹脂充夾在陰陽離子交換膜之間形成單個處理單元,並構成淡水室。單元與單元之間用網狀物隔開,形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰陽電極形成電場。來水水流流經淡水室,水中的陰陽離子在電場作用下通過陰陽離子交換膜被清除,進入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被清除的速度。同時,水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹脂進行連續再生,以使離子交換樹脂保持最佳狀態。EDI裝置將給水分成三股獨立的水流:純水、濃水、和極水。純水(90%-95%)為最終得到水,濃水(5%-10%)可以再循環處理,極水(1%)排放掉。圖2表示了EDI的凈水基本過程。
EDI裝置屬於精處理水系統,一般多與反滲透(RO)配合使用,組成預處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統,取代了傳統水處理工藝的混合離子交換設備。EDI裝置進水要求為電阻率為0.025-0.5MΩ·cm,反滲透裝置完全可以滿足要求。EDI裝置可生產電阻率高達15MΩ·cm以上的超純水。 EDI裝置不需要化學再生,可連續運行,進而不需要傳統水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸鹼液,以及再生所排放的廢水。其主要特點如下:
EDI的凈水基本過程
·連續運行,產品水水質穩定
·容易實現全自動控制
·無須用酸鹼再生
·不會因再生而停機
·節省了再生用水及再生污水處理設施
·產水率高(可達95%)
·無須酸鹼儲備和酸鹼稀釋運送設施
·佔地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸鹼
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡單、費用低廉
·設備初投資大 EDI裝置與混床離子交換設備屬於水處理系統中的精處理設備,下面將兩種設備在產水水質、投資量及運行成本方面進行比較,來說明EDI裝置在水處理中應用的優越性。
(1)產品水水質比較
EDI裝置是一個連續凈水過程,因此其產品水水質穩定,電阻率一般為15MΩ·cm,最高可達18MΩ·cm,達到超純水的指標。混床離子交換設施的凈水過程是間斷式的,在剛剛被再生後,其產品水水質較高,而在下次再生之前,其產品水水質較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設施相比EDI裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸鹼儲存、酸鹼添加和廢水處理設施及後期維護、樹脂更換來看,兩者費用相差在10%左右。隨著技術的提高與批量生產,EDI裝置所需的投資量會大大的降低。另外,EDI裝置設備小巧,所需廠房遠遠小於混床。
(3)運行成本比較
EDI裝置運行費用包括電耗、水耗、葯劑費及設備折舊等費用,省去了酸鹼消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。
在電耗方面,EDI裝置約0.5kWh/t水,混床工藝約0.35kWh/t水,電耗的成本在電廠來說是比較經濟的,可以用廠用電的價格核算。
在水耗方面,EDI裝置產水率高,不用再生用水,因此在此方面運行費用低於混床。
至於葯劑費和設備折舊費兩者相差不大。
總的來說,在運行費用中,EDI裝置噸水運行成本在2.4元左右,常規混床噸水運行成本在2.7元左右,高於EDI裝置。因此,EDI裝置多投資的費用在幾年內完全可以回收。 EDI裝置屬於水精處理設備, 具有連續產水、水質高、易控制、佔地少、不需酸鹼、利於環保等優點, 具有廣泛的應用前景。隨著設備改進與技術完善以及針對不同行業進行優化, 初投資費用會大大降低。可以相信在不久的將來會完全取代傳統的水處理工藝中的混合 。
控制氮含量的方法（4種）：生物硝化-反硝化（無機氮延時曝氣氧化成硝酸鹽，再厭氧反硝化轉化成氮氣）；折點氯化（二級出水投加氯，到殘余的全部溶解性氯達到最低點，水中氨氮全部氧化）；選擇性離子交換；氨的氣提（二級出水pH提高到11以上，使銨離子轉化為氨，對出水激烈曝氣，以氣體方式將氨從水中去除，再調節pH到合適值）。每種方法氮的去除率均可超過90%。

『叄』 大反洗的逆流再生離子交換器再生時為什麼要兩倍的酸鹼量

1) 隨著運行時間的增加，樹脂層間樹脂被越壓越緊，固定床進出水壓差也越來越大回，壓差增大會直答接影響固定床的處力，還會使一些強度低的樹脂破碎。 2) 隨著運行時間的增加，壓脂層上面的污泥雜質越積越厚，將會堵住部分樹脂的交換網孔，並使樹脂結...9937

『肆』 公式電廠化學有沒有酸鹼耗控制指標，如何計算的

再生劑加入量
=樹脂體積*樹脂工作交換容量*理論酸鹼耗量*比耗/1000
比耗=實際耗量/理論量

『伍』 離子交換樹脂中毒、再生酸鹼消耗高怎麼辦

不了解抄你問題的具體原因，不敢亂下結論，但離子交換系統一般問題出現在再生控制部分和樹脂污染部分，如果是樹脂污染引起的問題可以採用一種「樹脂激活技術」進行相關處理，該技術在《冶金動力》和《硫酸工業》上有過推薦！

『陸』 酸鹼耗計算公式

再生劑加入量=樹脂體積*樹脂工作交換容量*理論酸鹼耗量*比耗/1000
比耗=實際耗量/理論量

『柒』 水處理酸鹼耗是算哪個方面的

每處理1噸水消耗的酸鹼量

『捌』 大反洗的逆流離子交換器再生時為什麼是兩倍酸鹼

逆流再生離子交換器,啟動大反洗時的目的,是沖洗交換器內樹脂層內雜物,同時也打亂了整個樹脂床層,所以大反洗後的再生劑用量,就需平時的1~2倍用量,以恢復樹脂層的正常交換狀態…。華粼水質

『玖』 誰有電廠化學離子交換系統的原理的課件嗎我急需！

你好，為你找了些問答題可能有用
151、 什麼叫離子交換樹脂?
答：離子交換樹脂是人工合成的，具有高分子聚合物骨架和活性基團的物質，因外形呈樹脂狀，故常稱為離子交換樹脂。
163、在水處理實際應用中，離子交換樹脂選擇順序如何?有什麼規律?
答：陽離子交換樹脂在稀溶液中的的選擇性順序如下：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+≈NH4+>Na+>H+
這可歸納為①離子所帶電荷越大，越易被吸著；②當離子所帶電荷量相同時，離子水合半徑較小的易被吸著。
弱酸性陽樹脂對H+的選擇性向前移動，羧酸型樹脂對H+的選擇性居於Fe3+之前。
在濃溶液中選擇順序有所不同，某些低價離子會居於高價離子前面。
陰離子交換樹脂的選擇順序：在淡水的離子交換除鹽處理系統中，即進水是稀酸溶液時，陰離子的選擇順序為SO42-(+HSO4-)>CL->HCO3->HSiO-；
當OH型離子交換樹脂失效後，用鹼進行再生時，即對於進水是濃鹼溶液，陰離子的選擇性順序為：CL—>SO42—＞CO32->HSiO3—；
據此，可以推知，OH型離子交換樹脂對於水中常見陰離子的選擇順序，遵循以下三條規則：
(1)在強弱酸混合的溶液中，OH型離子交換樹脂易吸著強酸陰離子。
(2)濃溶液與稀溶液，前者利於低價離子被吸著，後者利於高價離子被吸取。
(3)在濃度和價數等條件相同的情況下，選擇性系數大的易被吸著。
164、試述弱酸陽離子交換樹脂的特性。
答：弱酸陽離子交換樹脂在水中的特性類似弱酸。它與中性鹽類作用的能力較弱（例如SO42—、CL—等強酸陰離子）。它僅能與弱酸性鹽類（具有鹼度的鹽類）反應，反應後產生的是弱酸。用強酸H型離子交換樹脂可處理鹼度大的水，將水中的鹼度所對應的陰離子除去後，再用強酸H型交換樹脂來除去強酸根所對應的那部分陰離子。
由於弱酸性陽樹脂對H+的親和力較大，很容易再生，因此它可用強酸H型陰離子交換樹脂的再生廢液來進行再生。
弱酸性陽樹脂的交換容量很大，約為強酸性陽樹脂的2倍。由於弱酸性陽樹脂的交聯度低，所以其機械強度比強酸性陽樹脂的要低。
鹽型弱酸性陽樹脂具有水解能力。
165、簡述弱鹼性陰離子交換樹脂的特性。
答：OH型的弱鹼性陽離子交換樹脂在水中類似弱鹼，其分解中性鹽的能力很弱，，其在中性鹽溶液中不能和鹽類反應，因此只能在酸性溶液中與SO42—、CL—、、NO3—等強酸根進行交換，對弱酸根HCO3—的吸著力很弱，對更弱的HSiO3—則不能吸著。
弱鹼性陽樹脂對OH—的親和力較大，很容易再生，可用強鹼性陰樹脂的再生廢液進行再生。
弱鹼性陰樹脂的交換容量大，相當於強鹼性陰樹脂的3倍。由於弱鹼性陰樹脂的交聯度低、孔隙大，其機械強度比強鹼性陰樹脂的要低。但弱鹼性陰樹脂在運行時吸著的有機物，在再生時易被解吸出來。
鹽型的弱鹼性陰樹脂在水中具有水解能力。
166、 為什麼新樹脂在使用前應進行預處理? 離子交換樹脂如何進行預處理?
答： 因為新樹脂中含有少量的低聚合物和未參與聚合，縮合反應的單體。當樹脂與水、酸、鹼、鹽等溶液接觸時，上述物質就會轉入溶液中，影響出水水質。除了這些有機物外，新樹脂往往含有鐵、鋁、銅等無機雜質。在水質要求較高時，應對新樹脂進行預處理。
進行予處理時，如樹脂脫水需要食鹽水處理：將樹脂轉入交換器中，用大余樹脂體積的10%的食鹽溶液浸泡1—2小時。浸泡完後放掉食鹽水，用水沖洗樹脂，直到排出的水不呈黃色為止。再進行反洗，以除去混在樹脂中的機械雜質和細碎樹脂粉末。
陽樹脂： 用2—4％NaOH溶液浸泡4—8小時，然後進行小流量反洗，至排水澄清、耗氧量穩定為止。再用5％鹽酸浸泡4—8小時，進行正洗，至排水氯含量與進水相接近為止。
陰樹脂：用5％鹽酸浸泡4—8小時，用氫離子交換器出水進行小流量反洗，至排水氯離子含量與進水相接近為止。然後再用4％NaOH溶液浸泡4—8小時，正洗排水接近中性為止。。
167、離子交換樹脂如何轉型?
答：(1)陽離子交換樹脂轉型方法：
將陽離子交換樹脂浸泡於2—4％的氫氧化鈉溶液中，經4一8小時後進行小流量反洗(指器內預處理)，至出水澄清，耗氧量穩定為止。然後再浸泡於5％的鹽酸溶液中，經4—8小時後，進行正洗，至出水與進水氯根含量相近為止。
(2)陰離子交換樹脂轉型方法：
將陰離子交換樹脂浸泡於5％的鹽酸溶液內，經4—8小時後用氫離子交換水進行小流量反洗，直至出水與進水氯根含量相近為止。然後再浸泡於4％的氫氧化鈉溶液中，經4—8小時後進行正洗，至出水接近中性為止。
168、如何對不同的樹脂進行分離?
答：對混合在一起的不同樹脂，主要是利用它們的比重不同進行分離，一種是借自下而上的水流進行樹脂分層。另外一種辦法是將混合樹脂浸泡於一定比重的食鹽溶液中，比重小的樹脂會浮起來，與比重大的分離。例如，用飽和食鹽水即可將強鹼、強酸兩種樹脂分離開。
如果兩種樹脂的比重差小，分離起來有困難，可以先將樹脂轉型，再進行分離。這是由於樹脂型型式不同，其比重也不同，例如OH型陰樹脂的比重小於CL型。
169、試述影響陽離子交換速度的因素。
答：(1)樹脂的交換基團：離子間的化學反應速度是很快的，所以一般來說樹脂交換基團的不同並不影響到交換速度，但對於會形成弱電解質的離子交換樹脂，情況就不同，象H型和鹽型的交換速度就會有很大的差別。
(2)樹脂的交聯度：樹脂的交聯度大，網孔小，則其顆粒內擴散越慢，交換速度就慢。當水中的粒徑較大的離子存在時，對交換速度的影響就更為顯著。
(3)樹脂的顆粒：樹脂顆粒越小，交換速度越快。
(4)溶液的濃度：溶液濃度是影響擴散速度的重要因素，濃度越大擴散速度越快。
（5）水溫：提高水溫能同時加快內擴散和膜擴散。
(6)攪拌或提高流：在交換過程中的攪拌或提高水的流速，只能加快膜擴散，但不影響內擴散。
(7)離子的本性：離子水合半徑越大，內擴散越慢；離子電荷數越多，內擴散越慢。
170、簡述離子交換樹脂的污染和氧化降解。
答：離子交換樹脂在連續進行吸附交換，以及多次循環操作中，其本身也為水中各種雜質所污染；
(1)無機物污染：
陽離子交換樹脂用鹽酸再生時，銀、鉛等化合物會積累於樹脂顆粒內部；當用硫酸再生時，鈣、鋇等化合物會積聚於樹脂顆粒內部而造成樹脂微孔阻塞。
鐵離子對陰陽樹脂都有污染。
(2) 有機物污染
陰陽樹脂都會受到有機物污染。引起陽樹脂污染的有油脂、含氮化合物、調節PH時用的有機胺類、微生物細菌等。引起陰樹脂污染的物質有油脂、木質碳酸和腐植酸等高分子有機陰離子以及有機鐵、微生物、細菌和陽樹脂降解後溶出的高分子酸類等。
有機物是高分子有機陰離子，分子量很大，一般凝膠型樹脂孔徑較小，很容易被大分子的有機物堵住孔隙而使其交換容量下降。尤其是強鹼陰樹脂，非常容易受有機物污染。
有機物對離子交換樹脂的污染與其含量及有機物的組成有關。有機物含量大的、高分子的易污染。樹脂的結構對污染程度也有很大影響。
(3)硅酸根污染：
強鹼陰離子交換樹脂失效後，不及時還原而長期停放或陰離子交換樹脂不能徹底還原均可造成硅酸根污染。膠體硅一般不被凝膠型樹脂交換，但還有一部分被吸附。因此也會使陰樹脂污染。
(4)樹脂的氧化：
對於自來水為水源的電廠除鹽系統樹脂易受活性氯氧化。樹脂氧化後，其外觀色淡，透明度增加，體積增大，阻力增大，體積交換容量降低。
171、 什麼叫樹脂的復甦?
答： 樹脂在長期的使用過程中，被有機物、鐵、膠體等污染，使其交換容量降低甚至全部喪失，故採用酸、鹼法或鹼、食鹽法等進行處理，以恢復其交換性能。這就是樹脂的復甦。
172、如何保存需長期儲存的離子交換樹脂？
答：當要長期儲存樹脂時，最好把樹脂轉變成鹽型，浸泡在水中，如儲存過程中，樹脂脫了水，也應先用濃（10%）食鹽水浸泡，再逐漸稀釋，以免樹指急劇膨脹而破碎。儲存溫度一般在0—40℃為宜，以免凍裂。
173、當離子交換劑遇到電解質水溶液時，電解質對其雙電層有哪兩種作用？為什麼？
答：離子交換樹脂可看作是具有膠體型結構的物質，既在離子交換樹脂的高分子表面上有許多和膠體表面相似的雙電層，我們把它和內層離子符號相同的離子稱作同離子，符號相反的稱反離子。所以離子交換是樹脂中原有反離子和溶液中其它反離子相互交換位置。當離子交換劑遇到含有電解質的水溶液時，電解質對其雙電層有兩方面的作用。一是交換作用：擴散層中反離子在溶液中的活動較自由，離子交換作用主要在此種反離子和溶液中其它反離子之間進行，因動平衡的關系，溶液中的反離子會先交換至擴散層，然後再與固定層中的反離子互換位置。二是壓縮作用：當溶液中鹽類濃度增大時，可使擴散層壓縮，從而使擴散層中部分反離子變成固定層中的反離子，使得擴散層的活動范圍變小。這就說明了為什麼當再生溶液的濃度太大時，不僅不能提高再生效果，有時反使效果降低。
174、樹脂使用時，應注意哪些問題？
答：保持水分，防止風干，密閉存放，運輸和儲存應在0℃以上，防止凍裂。使用中陽樹脂應防止鐵銹污染和活性氯等破壞樹脂，陰樹脂應防止油類和有機物等污染。
175、如何選擇合適的離子交換樹脂？
答：首先要根據水源水質所含各種離子的量及在水中的分布規律來選擇。在水中強酸根陰離子的含量較大時，應考慮先採用弱鹼陰樹脂來除去水中大部分強酸根陰離子，而使強鹼性陰樹脂充分發揮其除硅性能。此外，還應根據水處理交換器的床型的不同而選用不同品種的樹脂。同時還要根據樹脂的物理及化學性能等綜合考慮來選出最適宜的離子交換樹脂。
176、如何降低樹脂粉碎率？
答：降低壓差，降低流速，在保證出水水質的前提下，適當降低樹脂層高度，縮短運行周期，延長大反洗周期等。
177、陰樹脂為何易變質？如何防止其變質？
答：因為陰樹脂的化學穩定性比陽樹脂差一些，所以它對氧化劑和高溫的抵抗力比陽樹脂要差，所以為防止其變質，需將進水中的氧化劑提前除去。
178、離子交換樹脂交換容量為什麼會下降？
答：樹脂交換能力的下降取決於物理性能崩解，化學交換基團的分解，高分子有機物和金屬氧化物的污染，如水中的微生物，鐵雜質的污染，以及細菌的生長等。這與樹脂品種、處理液種類、交換基團、循環基數、有無前置處理、溫度高低、及酸性物質的存在等多種因素有關。
179、在使用弱鹼性陰樹脂處理水時，為什麼對水的PH值有一定限制？使用弱鹼樹脂有什麼好處？
答：當採用弱鹼樹脂處理水時，一般只能在水的PH<9的情況下進行交換。當水的PH值過大時，由於水中OH-離子濃度大，它抑制了樹脂的電離，使樹脂不再具有可交換的性能。也就是說，水中其它離子無法取代OH-離子。
使用弱鹼樹脂的好處是：它極易再生，再生劑量不需過大。對於降低鹼耗具有很大意義。另外弱鹼樹脂吸著有機物能力較強，而且可在再生時被洗出來。同時弱鹼樹脂還具有交換容量大，交換速度快，膨脹性小，機械強度高的優點。
180、如何清洗樹脂層所截留下來的污物?
答：有空氣擦洗和超聲波清洗兩種方法。
(1)空氣擦洗：即在裝有污染樹脂的設備中，重復性地通入空氣，然後進行正洗。每次通入空氣時間為0.5—1分鍾，正洗時間為1—2分鍾，重復次數為6—30次，空氣由底部進入，目的在於疏鬆樹脂層，並使樹脂上的污物脫落。正洗時，脫落下的污物隨水流由底部排出。空氣擦洗應與樹脂再生交錯進行。
(2)超聲波清洗法：可以清除樹脂顆粒表面的污物，清洗時污染樹脂由設備頂部進入，經中間超聲波場後，由底部離開設備。沖洗水由底部進入上部流出，分離出污物及樹脂碎屑，隨水流由頂部流出。
第九節：除鹽
181、簡述陰、陽離子交換器的除鹽原理。
答： 陰、陽離子交換器一般都聯合使用達到其除鹽的目的，在陽離子交換器中，陽離子交換反應可表示如下：
Na+ Na
RH + Ca2+ R Ca + H+
Mg2+ Mg
Fe3+ Fe

反應結果是水中陽離子被吸著而交換出的H+ 與水中原有的陰離子HCO3- 、Cl—、SO42- 等形成對應的酸溶液，。
這種陽床出水進入陰床時發生如下反應：
CL— CL
ROH + SO42- R SO4 + OH—
HSiO3- HSiO3
HCO3- HCO3

這樣，水中所含鹽份其陰、陽離子分別被陰陽樹脂交換吸收，從而達到減少水中含鹽量的目的。為減少陰床負擔，在陽床之後加脫碳器除去碳酸。
182、什麼叫「兩床三塔+混床」除鹽系統?
答：兩床系指單元式除鹽系統中的陽床和陰床。由於陽床又可稱陽塔，陰床稱陰塔；所以陽床、陰床，除碳塔，組成了三塔。「兩床三塔+混床」為常見的單元式除鹽系統。
183、常用的除鹽系統有幾種形式?各具有什麼優缺點?
答：常用的除鹽系統有單元式和母管式兩種系統。
單元式，即由陽床、除碳器、中間水箱、陰床、混床組成一個單元。
主要優點是：(1)水質容易控制，出水質量好，可靠性高。一般以陰床導電度作為失效標准，再生時適當增加陰床鹼量，可保證不「跑硅」。
(2)再生時與其它系統完全隔絕，減少了向除鹽水箱和其它系統漏酸、漏鹼的危險。
(3)由於是單元操作，易於實現程式控制和自動化。
缺點：(1)水處理轉動設備(泵和風機)的台數較多。
(2)由於陰、陽床失效點不一致，但必須同時再生，單耗(主要是鹼耗)較高。
母管式：所有陽床出水匯集到一條母管，陰床出水匯集到一條母管。
優點：(1)各台陽、陰床可以單獨進行操作，設備利用率高。
(2)轉動設備少。
(3)酸鹼單耗相對較低。
缺點：(1)不容易實現程式控制和自動化。
(2)再生時，向除鹽水箱和系統漏酸、漏鹼可能性比單元式大
(3)為嚴格控制水質，必須對陰床出水二氧化硅勤分析
184、混床設備內樹脂組合有哪幾種方式?其各自的工藝特點是什麼?
答：混合床中陰陽樹脂有以下幾種組合方式：
（1）強酸、強鹼式：這種組合方式出水質量最高，導電度小於0.2us/cm。硅酸根低於20ug/L.
（2）強酸、弱鹼式：這種組合方式出水質量低，不能除去硅酸根、碳酸根等弱酸離子，出水導電度在0.5—2．0us/cm。但其再生效率高，運行費用低。
（3）弱酸、強鹼式：這種組合方式出水質量居中，可除去硅酸根，出水導電度在1—2us/cm，再生效率也較高。此外，某些場合在陰陽樹脂間加裝一層惰性樹脂，構成三層混床，可避免再生時再生液污染異性樹脂。·
185、一般軟化和除鹼離子交換處理方式其系統設計有哪些？
（1）採用強酸性H離子交換劑的H—Na離子交換，此系統又可以分並列H—Na離子交換和串聯H—Na離子交換。
（2）採用弱酸性H離子交換劑的H—Na離子交換。
（3）H型交換劑採用貧再生方式的H—Na離子交換。
採用上述方式主要是能除去水中的硬度，又可降低水的鹼度，且不增加水中的含鹽量。
186、什麼叫一級除鹽? 二級除鹽?
答： 原水經過一次強酸陽離子交換器和強鹼陰離子交換系統，稱為一級除鹽；如果經過兩次，稱為二級除鹽；如果系統中有混床，混床本身算作一級。
187、 什麼是叫移動床? 什麼叫混合床? 什麼叫浮動床?
答： 交換器中的樹脂周期性地在交換塔，再生塔和清洗塔之間循環，並分別在各塔中同時完成離子的交換，再生和清洗過程，這種離子交換器稱為移動床；混合床就是在一個離子交換器內按一定比例裝有陰、陽離子兩種樹脂的離子交換設備；浮動床是指當水流自下而上經過離子交換器的樹脂層時，如水流速度足夠大，則整個樹脂層向上浮動托起的離子交換設備。
188、什麼叫離子交換器的自用水率?
答： 離子交換器每周期中反洗、再生、置換、清洗過程中耗用水量的總和，與其周期制水量的比稱為自用水率。
189、混合床一般都設有上、中、下三個窺視窗，它們的作用是什麼?
答:上部窺視窗一般用來觀察反洗時樹脂的膨脹情況；中部窺視窗用於觀察設備中樹脂的水平面，確定是否需要補充樹脂；下部窺視窗用來檢測樹脂床准備再生前陰陽離子交換樹脂的分層情況。
190、說明離子交換除鹽再生原理?
答：交換器失效後，需要對樹脂進行再生，實際上再生過程是除鹽制水過程的的逆反應。
(1)陽樹脂的再生。失效的陽樹脂用3—5％的鹽酸再生，用鹽酸再生的反應如下：

Na+ Na
R Ca2+ + HCl RH + Ca CL
Mg2+ Mg
Fe3+ Fe
樹脂大部轉型為H型，而酸液變為含有殘余酸的氯化物或硫酸鹽(當用硫酸再生時)混合溶液被排入地溝。
(2)陰樹脂的再生，失效的陰樹脂用2—4％的NaOH溶液再生，其反應式為
CL Cl
R SO4 + NaOH ROH+Na SO4
HSiO3 HSiO3
HCO3 HCO3
反應結果，樹脂大部轉型為OH型，而鹼液變為含有殘余鹼的鈉鹽混合液被排入地溝。
191、 什麼叫逆流再生? 什麼叫順流再生?
答： 逆流再生是指制水時，水流方向和再生時再生液流動方向相反的再生方式。順流再生是指制水時，水流的方向和再生液流動的方向一致。通常流向都是由上向下的再生方式。
192、逆流再生具有什麼優點?為什麼?
答：逆流再生的主要優點是出水質量好，再生酸鹼耗低。這是由於逆流再生時，再生液從底部進入，首先接觸的是尚未失效的樹脂，這時由於再生液濃度較高，從樹脂中交換下的被再生離子濃度很小，可以使樹脂得到「深度再生」。再生液到上部時，雖然再生液濃度降低，雜質離子含量增高了，但由於樹脂是深度失效的(飽和度高)，所以仍然可以獲得較好的再生效果，這樣再生劑可以得到比較充分的利用。再生結果是，上部樹脂再生得差一些，下部樹脂再生得比較徹底。
在運行的情況下，水首先接觸上部再生度較低的樹脂，但此時由於水中雜質離子濃度含量大，所以可發生離子交換。當水進入底部時，雖然水中離子雜質也大為減少，但由於接觸的是高再生度的樹脂，仍可以進一步除去水中的雜質離子，使水得到深度凈化。
193、為什麼逆流再生對再生劑純度要求較高？
答：從離子交換平衡理論可知，再生劑的純度將會影響到樹脂的再生度，從而影響到樹脂的交換容量，逆流再生的特點是再生液首先接觸出水區樹脂，所以再生劑純度對逆流再生影響較大，若出水區樹脂再生度降低，將會直接影響出水水質。
194、逆流再生為什麼要進行定期大反洗?
答：在進行逆流再生的設備中，為保證底層樹脂始終維持較高的再生度，每次再生時不應將原樹脂層打亂，只進行小反洗，既對中排裝置上的壓脂層進行反洗，而對於中排裝置以下的絕大部分樹脂不進行反洗。但為避免下部樹脂被污染和清除其中的破碎樹脂，以及防止因長期運行，樹脂被壓實結塊、粘結等增加了阻力，影響出水流量，而使床內在運行時產「偏流」，或者影響再生效果。一般經15—20個周期需大反洗一次。由於大反洗後原有的樹脂層分布遭到破壞，所以大反洗後應以2倍常量的酸、鹼液進行再生。
195、順流再生和逆流再生對再生液濃度的要求有什麼不同?
答：一般說來，順流再生時，再生液濃度應稍高一些，這是由於再生液首先與飽和度高的樹脂接觸，如果再生液濃度低，下部飽和度低的樹脂無法得到充分再生，將會影響出水質量。
對逆流再生，再生液濃度可低一些。這是由於再生液首先與飽和度低的樹脂接觸，使底層樹脂得到充分再生。隨再生液向上移動，其濃度下降，但與其接觸的是飽和度高的樹脂，同樣可以得到較好的再生。顯然，再生液利用率也較高。
196、逆流再生固定床的中排裝置有哪些類型？底部出水裝置有哪些類型？
答：中排裝置有：（1）母管支管式：母管與支管在同一平面及母管與支管不在同一平面 （2）管插式 （3）魚刺式 （4）環管式。
底部出水裝置有：（1）穹形多孔板加石英砂墊層（2）多孔板上加水帽或夾布形式（3）魚刺形式（支管上開孔或裝水帽）。
197、對逆流再生除鹽設備中排管開孔面積有什麼要求?
答：為使頂壓空氣和再生液不會在交換器內「堆積」，必須保證再生液及頂壓空氣從中排管順利排出，方可保證再生時不發生樹脂亂層。
一般說，中排管的開孔面積是進水面積的2.2—2.5倍，這也是白球壓實逆流再生之所以不會亂層的重要保障。

『拾』 離子交換器的工作原理

工作原理就是離子的交換。
運行時：陽樹脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
陰樹脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+為金屬離子，X-為陰離子。
再生過程為其逆過程。
離子交換器的失效控制
離子交換除鹽水處理最簡單的流程為 陽床-陰床 組成的一級復床除鹽系統。有的一級復床除鹽系統採用單元制，即每套一級復床除鹽系統包括 陽床、（除碳器）、陰床各一台，在離子交換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生；還有的一級復床除鹽系統採用母管制，即陽床與陽床或陰床與陰床是並聯運行的，哪一台交換器失效就再生哪一台。
1 檢測和控制原理
強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.最後被其他陽離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監督陽離子交換器失效是以漏鈉為標準的；其反應方程為（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
強鹼性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他陰離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是以漏硅為標準的；其反應方程為（B代表酸根陰離子，R為樹脂基團）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制點和控制方法
由於母管制系統包含了單元制系統,而且它具有能充分使用樹脂、提高交換器的出水能力、降低酸鹼消耗等優點，我們在研究中主要討論以這種結構為基礎的離子交換除鹽水處理系統。
以成都生物製品研究所蛋白分離車間純水站為例，該系統為母管制水處理系統，系統的結構為：砂濾-活性炭過濾-粗濾-陽床- 一陰-二陰-混床-精濾-純水罐，系統產水能力為5 t/h，在系統的失效控制研究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統的優點對系統進行失效控制。
（1）RO對各有機溶質的去除率大於NF膜。（2）不同有機溶質的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%、81.45%，而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%）。
3 出水水質
原水經一級復床除鹽後，電導率（25℃）低於10μS/cm，水中硅含量低於100μg/L。