混合离子交换器使用说明书正本

目录一、概述二、主要技术数据三、离子交换树脂的工作原理3.1离子交换的基本原理3.2离子交换树脂的再生原理四、离子交换树脂的分类及命名4.1离子交换树脂的分类4.2离子交换树脂的命名五、离子交换树脂的性质5.1离子交换树脂的物理性质5.2离子交换树脂的化学性质六、混床的设备构造七、树脂的装填及预处理7.1树脂的装填7.2树脂的预处理八、混床的运行操作8.1混床的手动操作九、混床常见故障与处理十、维护保养须知十一、盐酸液碱浓度与比重对照表1.盐酸浓度与比重对照表2.氢氧化钠浓度与比重对照表乌鲁木齐洁明水处理设备有限公司2*65T/H反渗透装置操作手册乌鲁木齐市南湖北路18号电话：[phone]传真：[phone]-第三章混合离子交换器使用说明书一、概述混合式离子交换床简称混床。是将阳、阴树脂按一定比例装填在同一交换床中，运行前将它们混合均匀。此时被处理水在通过混合离子交换床后所产生的H+和OH-立即生成离解度很低的水，很少形成阳离子或阴离子交换时的反离子，可以使交换反应进行很彻底，故出水水质很高。所以混床常串接在一级复床除盐系统或反渗透装置后面用于纯水或高纯水等的制备上。二、主要技术数据名称规格出水品质运行流速（m/h）出力（T/h）交换剂层高（mm）外型尺寸直径×高度净重电导率（μs/cm）SiO2（μg/l）阴树数脂阳树脂混合离子交换器LHH-2000＜0.2＜2040455001000三、离子交换树脂的工作原理3.1离子交换的基本原理离子交换是一种特殊的固体吸附过程，它是由离子交换剂在电解质溶液中进行的。一般的离子交换剂是一种不溶于水的固体颗粒状物质，即离子交换树脂。它能够从电解质溶液中吸取某种阳离子或者阴离子，而把自身所含的另外一种带相同电荷符号的离子等量地交换出来，并释放到溶液中去，这就是所谓的离子交换。按照所交换离子的种类离子交换剂可分为阳离子交换剂和阴离子交换剂两大类。若用R代表离子交换剂的“固体骨架”，其所含可离解基团同电解质溶液中的离子交换过程可用化学反应式表示。对于阳离子交换过程，例如：R—SO3H+NaCl====R—SO3Na+HClR—（SO3Na）2+Ca（HCO3）2====R—（SO3）2Ca+2NaHCO3R—（SO3）2Ca+2NaCl====R—（SO3Na）2+CaCl2乌鲁木齐洁明水处理设备有限公司2*65T/H反渗透装置操作手册乌鲁木齐市南湖北路18号电话：[phone]传真：[phone]-R—COOH+NaHCO3====R—COONa+H2CO3对于阴离子交换过程，例如：R-NHOH+HCl====R-NHCl+H2OR-（NCl）2+Na2SO4===R-N2SO4+2NaClR-NOH+H2SiO3===R-NHSiO3+H2OR-NHCl+NaF===R-NHF+NaCl离子交换反应是可逆的，逆反应称为再生。因此离子交换剂经再生后可反复使用电离过程可用下述公式表示：R—SO3H===R—SO3-+H+R—COOH===R—COO-+H+R—OH===R—O-+H+离子交换剂又是有选择性的，它对某种或某些离子具有更高的亲和性，所以，离子交换过程又与一般的扩散过程不同。从离子交换剂同溶液接触到建立起离子交换平衡需要一定的时间，只有少数情况下可以瞬时完成，一般需要数分钟，数小时，甚至数天的时间才能达到交换平衡。离子交换不只在交换剂颗粒表面进行，而且在整个交换剂体内进行。如图3-1所示可以把离子的交换过程分析为以下各步骤：图中，①离子从溶液中扩散到交换剂颗粒表面；②透过颗粒表面的边界膜；③离子在交换剂颗粒内部孔隙中扩散到交换点；④离子交换反应；⑤交换后的离子在交换剂孔隙内扩散到颗粒表面；⑥透过颗粒表面的边界膜；⑦向外扩散到溶液中去，完成整个离子交换过程。在这里，步骤④即离子交换反应本身可认为是瞬时完成的。步骤①和⑦是离子在溶液中的扩散，步骤②和⑥是离子扩散透过边界膜，而步骤③和⑤则是离子在颗粒孔隙内扩散，这三种过程都是离子的扩散，所以离子交换过程的速度实际上决定于离子扩散的速度。至于哪种类型的步骤会成为决定整个离子交换过程的速度的步骤，需要根据具体条件进行分析。乌鲁木齐洁明水处理设备有限公司2*65T/H反渗透装置操作手册乌鲁木齐市南湖北路18号电话：[phone]传真：[phone]-A①溶液溶交颗粒②液换③薄剂④交换点膜⑤B⑥⑦图3-1离子交换过程原理图混床的离子交换反应可用下式来表示：CaSO4Mg2RHCaCl2R2Na2+Mg（HCO3）2SO42ROHNa2（HSiO3）2Cl2+H2OR2（HCO3）2（HSiO3）23.2离子交换树脂的再生原理离子交换树脂的最大特点是失效以后可以再生，使树脂能在较长时期内反复使用，体现了离子交换树脂利用率高，成本低的优越性，从化学反应的角度上讲，再生是交换的逆过程，树脂再生的目的是让失效的树脂尽可能恢复或接近原来树脂的工作状态。3.2.1离子交换树脂的再生方法树脂失效后的再生方法有多种，大致可分为静态再生和动态再生两类。静态再生指的是在容器内用再生液浸泡树脂，使之恢复到原来工作状态的再生方法，可分为体内再生和体外再生两种。动态再生可分为顺流再生、逆流再生、对流再生等。再生液和处理水的流向一致的称为顺流再生，流向相反的称为逆流再生，再生液从上下两端同时进入，从中排管流出的称为对流再生。乌鲁木齐洁明水处理设备有限公司2*65T/H反渗透装置操作手册乌鲁木齐市南湖北路18号电话：[phone]传真：[phone]-混合离子交换器的再生有两种方法。一种是分步再生，即阴、阳树脂分层后分别进行酸碱处理；一种是同步再生，即同时把酸碱液引入阴阳树脂层进行再生，这种方法相对操作简便，且节省再生时间，通常采用此种方法进行再生。3.2.2影响树脂再生的因素树脂再生的好坏，直接影响着离子交换器的运行周期，它与许多因素有关，如再生剂的浓度、流量、温度、流速、纯度等。因此采用适当的浓度、流速、再生剂用量可保证得到较好的再生效果。一般混床再生盐酸浓度控制在3-5%，碱的浓度控制在2.0-4.0%，流速以4米/小时为宜，再生剂用量可根据再生剂耗量和树脂的工作交换容量进行计算得到。四、离子交换树脂的分类及命名离子交换树脂是应用最为广泛的离子交换剂，也是重要的离子交换剂。除此之外，还有一些其它类型的离子交换剂，简单介绍如下。4.1离子交换树脂的分类微孔树脂凝胶型树脂大孔型树脂等孔树脂载体型树脂按物理特性分鳌形型树脂两性树脂热再生树脂强酸性离子交换树脂阳离子交换树脂弱酸性离子交换树脂按化学功能基团特性分强碱Ｉ型离子交换树脂强碱性离子交换树脂阴离子交换树脂强碱Ⅱ型离子交换树脂弱碱性离子交换树脂4.2离子交换树脂的命名离子交换树脂的产品型号主要由三位阿拉伯数字构成，如下图所示：乌鲁木齐洁明水处理设备有限公司2*65T/H反渗透装置操作手册乌鲁木齐市南湖北路18号电话：[phone]传真：[phone]-×交联度数值联接符号顺序号骨架代号分类代号图4-1凝胶型树脂的型号表示法例：001×7表示为凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，交联度为7%。D顺序号骨架代号分类代号大孔型图4-2大孔型树脂的型号表示法例：D111表示为大孔型弱酸性丙乙烯系阳离子交换树脂五、离子交换树脂的性质5.1离子交换树脂的物理性质1.颜色离子交换树脂一般为乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色、黑色的透明和半透明的胶状球粒。各种颜色是生产树脂时加入的指示剂颜色。在水处理中，随着反应的进行颜色将发生变化，用于标志树脂的污染程度。2．粒度在通常树脂床使用的树脂，其颗粒半径约0.3-1.2mm。特殊用途的细磨树脂，其半径可小至0.04mm。表示粒度的方法有两种：一种是以颗粒半径表示，另一种是以筛子（目数）表示。标准筛又有两种，即美国筛和英国标准筛（BSS），它们的换算关系参见表5.1。国产树脂粒度一般为16—50目（1.2—0.3mm）。乌鲁木齐洁明水处理设备有限公司2*65T/H反渗透装置操作手册乌鲁木齐市南湖北路18号电话：[phone]传真：[phone]-表5.1标准筛与颗粒半径美国筛目数半径（mm）BSS筛目数半径（mm）美国筛目数半径（mm）BSS筛目数半径（mm）8121620304050602.381.681.190.840.590.420.2970.2510203040506070801.5000.7350.4850.3600.2860.2350.2000.17370801002003250.210.1770.1490.0740.044901001201401601802000.1550.1360.1250.0930.0790.0690.0613．含水量和密度商品交换树脂因具有专有亲水性，所以常含有一定的结合水。结合水的含量与其官能团的性质及交联度有关，并随着空气温度变化而改变。湿密度可分为湿真密度和湿视密度两类：湿真密度=湿树脂重量树脂颗粒本身所占体积(g/ml)湿视密度=湿树脂重量树脂的堆积体积(g/ml)从真密度和视密度可计算树脂床的空隙率ε：ε=（真密度—视密度）/真密度不含水分的阴离子交换树脂的真密谋为1.2g/ml，而阳离子交换树脂则为1.4g/ml。树脂密度随水分含量而改变，通常强酸型阳离子交换树脂的密度为1.3g/ml，而强碱阴离子交换树脂则为1.1g/ml。在实际上按视密度表示约为0.6—0.8kg/L。树脂的含水率以每克湿树脂（沥干）所含水分的百分比来表示。它反映了树脂网架中的孔隙率。一般树脂交联度越小孔隙率越大，含水率越高。4．交联度和溶胀性离子交换树脂的交联度与许多性质（溶解度、交换容量、含水量、膨胀性、选择性、稳定性等）都有关系。树脂的交联度是按合成时所用单位中含有交联剂的百分重量来表示的。例如了聚苯乙烯乌鲁木齐洁明水处理设备有限公司2*65T/H反渗透装置操作手册乌鲁木齐市南湖北路18号电话：[phone]传真：[phone]-树脂的交联度为8%DVB，它的意义是这种树脂合成时单体聚苯乙烯占92%，二乙烯苯占8%。通常，商品离子交换树脂的交联度是商品规格之一。树脂的交联度对树脂的许多性能具有决定性的影响。它的改变将引起树脂的交换容量、含水率、膨胀度、机械强度等性能的改变。树脂聚合时若交联剂使用过多，则交联多，聚合物结构紧密，弹性较差；若交联剂用量小，则交联少，弹性好，孔的尺寸大。交联剂的百分数称为交联度。一般交联度为4%—8%为好，过大易引起二次交联。树脂的含水量和交换容量都随着树脂交联度的降低而增大。对于同类树脂，在纯水制造工艺中应尽量选用低交联度高含水量和高交换容量的树脂。这样不但交换速度快，而且除盐效果好，再生效率也高。在纯水制备中，一般选用交联度为4%的阳树脂（即001×4树脂）和交联度为4%的阴树脂（即201×4树脂）为好。树脂的交联度还与树脂的溶胀性有关。树脂的溶胀性是指干树脂浸泡在水中时体积胀大，溶胀后树脂的交联网孔增大的现象，树脂的溶胀性又与下列因素有关：（1）树脂交联度越大溶胀系数越小；（2）树脂上的交换功能基团越多，交换容量越大，吸水性及溶胀系数亦越大；（3）可交换离子价数越高，溶胀系数越小，对同价离子，水合能力越强，溶胀越大；（4）溶液中离子浓度越大，则树脂内部与外围溶液之间的渗透压越小，溶胀越小；离子交换树脂的溶胀性还取决于所接触的介质（空气、水、溶剂）；树脂本身的结构特征；电荷密度（离子团的性质和浓度）；吸附离子的种类等因素。溶胀性变化通常按干树脂所吸取的水的百分率来表示。5．树脂的强度树脂的强度一般用耐磨率来表示，包括耐机械强度、耐压强度及耐渗透压变化等方面。树脂的强度随其交联度的提高而增大，当然也和合成的原料及工艺条件有关，长期使用后树脂强度会明