1、第三节离子交换水处理的基本原理 什么是离子交换 离子交换就是水与交换剂作为交换的双方 水中的离子给了交换剂 交换剂上的离子给了水 当交换剂给出的离子是钠离子时就称为 钠离交换 当交换剂给出的离子是氢离子时就称为 氢离子交换 离子交换水处理的方法 1 钠离子交换法2 钠离子交换软化加酸法3 部分钠离子交换法4 氢离子交换法5 氢 钠离子交换法6 氯 钠离子交换法7 氨 钠离子交换法 一离子交换反应1 钠离子交换法当原水通过钠离子交换剂层时 水中的Ca2 及Mg2 与交换剂中的Na 进行交换 使被处理的水的硬度降低到符合国家标准 这就是钠离子交换法 1 钠离子交换化学反应方程式 与水中钙 镁离子的
2、反应如下 Ca2 2NaR2Na CaRMg2 2NaR2Na MgR式中 NaR 表示钠离子交换剂Na 表示交换剂中的交换离子R 表示交换离子以外的母体部分 2 钠离子交换的特点a 可以降低或消除水中的硬度 b 处理后的水中碱度不变 c 含盐量有所增加 d 钠离子交换过程是按层次进行的 e 钠离子交换是一种可逆化学反应 2 部分钠离子交换法什么是部分钠离子交换法 把一部分经过钠离子交换器出来的水 和一部分原水混合后作为锅炉的给水送人锅炉 由于只有一部分水源水经过钠离子交换 所以这样的水处理系统称为部分钠离子交换法 部分钠离子交换法的适用范围 1 只有在允许进行锅内水处理的锅炉中方可采用 2
3、供水压力 供水量和水源水质相应比较稳定的原水可采用此方法 部分钠离子交换法的优点 1 可以降低锅水碱度 减少锅炉排污率 2 需要的软化水量少了 降低投资数额 部分钠离子交换法的缺点 部分钠离子交换法和锅内水处理一样 不能完全防止锅内結生水垢 3 氢离子交换法 1 氢离子交换法的原理什么是氢离子交换法 氢离子交换法是以交换剂上的氢离子与水中的钙镁等阳离子进行交换 这过程称为氢离子交换法 氢离子交换的化学反应式如下 Caco3 2HR H2O CO2 CaRMg HCO3 2 2HR 2H2O 2CO3 MgR2 2 再生过程用盐酸作再生剂器化学反应式如下 CaR HClHR CaCl2MgR H
4、ClHR MgCl2A 再生剂的选择及优缺点A 1 用盐酸作再生剂优点是 操作简单 再生后树脂的交换容量比较高 缺点是 用量大腐蚀性强 运输困难 配酸系统的防腐要求比较高 A 2用硫酸作再生剂优点是 用量小 运输贮存比较方便配酸系统比较简单 缺点是 再生后树脂的工作交换容量低 再生到操作过程比较复杂 3 氢离子交换的特点 A 氢离子交换处理以后的水 不再含有碳酸盐和氢氧化物 在除去水中硬度的同时 原水中的碱度也随之降低 b 水中的非碳酸盐被酸所取代 故水呈酸性 c 经氢离子交换处理后的水虽然原水中部分阴离子在交换过程中并不改变 然而重碳酸根生成了碳酸盐 通过脱气而去除 故可以起到除盐的作用 d
5、 由于氢离子交换的水酸度偏高 因此不能直作为锅炉的给水 必须与其它方法配合使用 三 交换器内树脂的交换过程钠离子交换过程是按层次进行的 失效层 工作层 尚未工作层 原水 入口 软化水出口 影响工作层厚度的因素 1 水通过离子交换器的速越大 工作层越厚 2进水中要除去的离子浓度和交换后水中残留浓度的比值越大 工作层越厚 3 离子交换剂的颗粒越大 工作层越厚 三 离子交换树脂的再生再生的目的 使失效的离子交换树脂恢复其交换能力 再生的方法 1 动态再生2 静态再生A动态再生 是指将一定浓度 一定量的再生液按一定的流速注入交换器让其通过交换剂层 边注入边排放 b静态再生 是把一定浓度 一定量的再生液
6、注入交换器内浸泡一定的时间然后将其排放掉 1 再生方式 1 顺流再生 2 逆流再生 a 顺流再生 再生时 再生液的水流方向与交换过程的水流方向相同 交换时的水流方向 再生时的水流方向 原水 再生液 软化水 废再生液 B 逆流再生 再生时 再生液的水流方向与交换过程的原水水流方向相反 交换时水流方向 再生时水流方向 原水 再生液 排废再生液 软水出口 2 再生剂的用量对于普通顺流再生的钠型交换器 再生剂的实际用量是理论的2 3倍 3 再生剂的浓度a再生钠离子交换剂时 采用氯化钠溶液作为再生剂时 其浓度为8 10 b 再生强酸性阳离子交换剂时若采用盐酸作再生剂时 其浓度为5 10 4 再生流速 1 什么是再生流速 单位面积单位时间通过再生液的流量称为再生流速 2 最佳再生流速应该是 3 5m h 5 再生剂的纯度我国工业食盐标准 QB344 64 指标名称规定等级 优级一等二等三等氯化钠不少于93908580水溶物不多于0 40 50 651水溶性杂质不多于1 62 54 355 2水分不多于571013 8 6 再生液的温度 采用氯化钠作再生剂其再生液的温度控制在40 50 为好
