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離子交換技術、原理及應用范圍
時間:2017-07-05 09:27:06  瀏覽數:2651

離子交換技術

離子交換是指水通過離子交換柱時,水中的陽離子和水中的陰離子(HCO-等離子)與交換柱中的陽樹脂的H+離子和陰樹脂的OH-離子進行交換,從而達到脫鹽的目的。

離子交換技術

離子交換樹脂是一類帶有功能基團的不溶性高分子化合物,離子交換樹脂的結構由高分子骨架、離子交換基團和空穴三部分所組成。其可通過對被交換物質的離子交換和吸附,達到物質的分離、置換、提純、濃縮、富集等效果。離子交換樹脂最寶貴的性質是離子交換反應的可逆性,樹脂在應用失效后,可用酸、堿或其它再生劑進行再生,恢復其交換能力,使離子交換樹脂能夠長期反復地使用。

離子交換樹脂的分類

離子交換樹脂還可以根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類,它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類,陰離子樹脂又分為強堿性和弱堿性兩類(或再分出中強酸和中強堿性類)。

離子交換技術

離子交換運行原理

實際化學除鹽過程中,離子交換反應都在離子交換器上進行,稱為“柱上操作”。當水流通過離子交換層時,一段時間后,樹脂分為三層,上層失效的樹脂為“失效層”,中層正在進行交換的為“交換層”,下層尚未進行交換的為“保護層”。
隨著交換器運行時間的延長,失效層逐漸增加,工作層不斷下降,當工作層下降到保護層極限時,開始出現離子泄露的情況,直到工作層完全失效時,離子交換需進行再生。

在工作運營中影響離子交換的因素

1.水流速越大,工作層越厚。高流速下,水與樹脂的接觸時間短,要把水中的離子降到一定層度,必須在較厚的工作層中完成。一般來說,流速在60m/h以下,水流處于層流狀態,對于樹脂的工作交換量影響不大,但超過此流速會造成工作層明顯加厚,工作交換量降低。
目前,固定床一級化學除鹽設備的運行流速一般選為10-30m/h,最高40 m/h。運行流速的選擇與進水水質,運行周期和樹脂交換容量有關。
2.樹脂顆粒越大,工作層越厚。
3.進水中的離子濃度越高,工作層越厚。離子越多,交換反應時間越長,交換層也越厚。
4.與交換劑的空隙和水溫有關。一般說來,溫度升高,可以減少樹脂顆粒外水膜的厚度,有利交換反應,但水溫升高,樹脂的吸附能力會降低,甚至影響樹脂壽命,正常情況建議水溫20-30℃(對除硅來說,最佳水溫12℃)
5.其它一些因素。
在火力發電廠的(水、氣質量標準)中,明文規定:一級除鹽水電導不大于5us-cm,Sio2含量不高于100ug/L的標準。
離子交換技術的應用范圍
除鹽水、軟化水、濕法冶金、貴重金屬分離、提純維生素、土霉素等醫藥方面應用,飲料糖漿脫色、以及核電工業用于吸收放射元素的核級樹脂等。食品飲料、制藥、表面處理、工業純水及高純水設備。

離子交換設備

主要類型有:
①攪拌槽(見傳質設備),適用于處理粘稠液體。當單級交換達不到要求時,可用多級組成級聯。
②固定床離子交換器,也稱離子交換柱,是用于離子交換的固定床傳質設備,應用最廣。
③移動床離子交換器,是用于離子交換的移動床傳質設備,由于技術上的困難尚未得到工業應用。


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