第七章：离子交换与电渗析设备

2019/10/41第七章：离子交换与电渗析设备第一节：离子交换设备第二节：电渗析与设备2019/10/42第一节：离子交换设备一、概述二、离子交换工艺过程的基本步骤三、典型的工艺流程四、树脂的再生五、离子交换过程的设备与操作2019/10/43一、概述•发展过程天然沸石、磺化煤、酚醛树脂、大孔结构树脂。•应用水的软化、纯化；水溶液中分离去除金属与非金属离子；抗生素提取；柠檬酸精制；氨基酸回收；2019/10/44•离子交换过程是固液两相间的传质与化学反应过程。通常在离子交换剂表面进行的离子交换反应很快，过程速率主要由离子在固液两相间的传质过程决定。Am1B)RB()(1Rm固相溶液Am2019/10/45二、离子交换工艺过程的基本步骤•交换反应•再生•再生后的清洗2019/10/46三、典型的工艺流程•固定床：交换树脂固定P468单床；多床；二层床；复床；混合床。•流动床：交换树脂流动P286旋涡式；筛板式。2019/10/472019/10/482019/10/49四、树脂的再生•逆流的再生流动方式•并流的再生流动方式•混合的再生流动方式2019/10/410五、离子交换过程的设备与操作•操作方式静态交换与动态交换•设备类型P284一般离子交换罐；反吸附离子交换罐；混合床离子交换罐；流动床离子交换设备；固定床连续作业设备流程。2019/10/4112019/10/4122019/10/4132019/10/4142019/10/4152019/10/416第二节：电渗析与设备一、渗析二、电渗析三、电渗析的传递过程四、电渗析中的电化学过程五、浓差极化六、电渗析设备与操作2019/10/417一、渗析•渗透•渗析2019/10/418二、电渗析•非选择性电渗析•选择性电渗析2019/10/4192019/10/420三、电渗析的传递过程•反离子迁移•同性离子迁移•电解质浓差扩散•水的渗透（浓差）•水的电渗透（水合作用）•压差渗漏•水的电解2019/10/421四、电渗析中的电化学过程•电极反应•膜电位•电阻•电流2019/10/422•电极反应指在阳极和阴极分别进行的氧化和还原反应。在阳极上：H2O===H++OH-4OH--4e===O2+2H2O2Cl--2e===Cl2H++Cl-===HCl2019/10/423在阴极上：H2O===H++OH-2H++2e===H2Na++OH-===NaOH2019/10/424•膜电位膜两侧的溶液浓度存在差异，浓缩室侧高，淡化室侧低。浓度高的一侧的离子，有朝浓度低的一侧扩散的倾向，这种倾向产生的电位差称为膜电位。为了使离子从浓度低的一侧，向浓度高的一侧移动，必需克服膜电位。2019/10/425•电阻主要是溶液电阻和膜电阻。溶液电阻包括电极室、浓缩室和淡化室中的溶液电阻，其中淡化室占主要部分。同时，溶液中产生的沉淀，结垢和浓差极化将使电阻增加。2019/10/426•电流电渗析器所需电压为电极电位、膜电位和克服各项电阻所需电压之和。离子从淡化室向浓缩室的迁移量是按化学当量，随电流的大小而定，电流大，淡化室向浓缩室迁移的离子量就大。为减少电耗，电渗析器均采用很多膜对串联结构。通常有200～300膜对。2019/10/427五、浓差极化•何为浓差极化•极限电流密度•影响浓差极化的因素•浓差极化的危害•措施2019/10/428六、电渗析设备与操作•基本构造•主要部件•流程2019/10/4292019/10/4302019/10/431