华南理工环境科学第十五章离子交换方案.pptVIP

* * * * * * * * * * 固定床离子交换器工作过程 – 清洗 洗涤残留的再生液和再生时可能出现的反应产物 水流方向和交换阶段的水流方向相同 淋洗用水：树脂体积4~13倍； 淋洗速度：2~4m/h * 壳体：支撑作用，一般为立式圆柱形压力容器 进水装置：分配进水和收集反冲洗水 底部排水装置：收集出水和分配反洗水，保证水流分布均匀、不漏树脂。 再生液从底部排水装置进入，不需设再生液分布装置，但需在树脂层面设一中排液管排放再生液。 离子交换设备 – 固定床 * 固定床进水装置 * 主要包括交换柱和再生塔； 整个设备在间断移动中完成交换和再生：定期从交换柱排出部分失效树脂，送到再生柱再生；同时补充等量新鲜树脂参与工作。 效率较高，树脂用量少。 离子交换设备 – 移动床 * 离子交换组合方式 * 第四节： 离子交换系统的设计和应用 离子交换树脂的选择 工艺系统的确定 离子交换器尺寸计算 再生计算 阻力核算 * 固定床的设计计算 树脂用量的初步计算： 计算一个交换周期内应去除的污染物总量N(mol) 根据选定树脂的工作交换流量E(mol/m3(树脂))，计算树脂体积VR(m3): 根据树脂的湿视密度ρ(t/m3), 计算树脂质量M(t) Q: 废水平均流量, m3/h c0, c: 废水初始和出水浓度； T：交换周期, h * 固定床的设计计算 (con’d) 交换柱主要尺寸的计算： 选定树脂层高度HR ：0.70 ~ 1.50 m 根据VR和HR计算交换柱直径D(m) 交换柱总高度H(m) = (1.8 ~ 2.0) HR 核算过滤速度: * 离子交换树脂的应用 在实际应用当中需根据原水水质、出水要求、生产能力等来确定合适的离子交换工艺 水的软化：Na＋离子交换软化法， H＋离子交换软化法，H－Na串联及并联 除盐：一级复床除盐系统， 多极复床除盐系统，混合床除盐系统 处理工业废水：多级阴阳离子交换系统 * 离子交换树脂回收铬酸 * 离子交换法在工业废水中的应用 * * * * * * * * * 单位时间单位体积树脂内扩散的离子量： S：单位体积树脂的表面积 Φ：树脂颗粒有效直径； ε: 孔隙率； B：与粒度均匀程度有关的系数 第十五章 离子交换法 * 本章内容 第一节：概述 第二节：离子交换树脂 第三节：离子交换工艺过程及设备 第四节：离子交换系统的设计和应用 * 第一节：概述 离子交换法：借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的方法。 特点： 去除率高，可浓缩回收后用物质，设备简单，操作容易 对预处理要求高，其应用受离子交换剂品种、性能、成本的限制。 * 阳离子交换： 阴离子交换： 离子交换过程 A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ A+ * 离子交换剂分类 无机离子交换剂 天然沸石 人造沸石 有机离子交换剂 (离子交换树脂) 高分子聚合物电解质 使用最为广泛的一种离子交换剂 * 第二节 离子交换树脂 树脂的网络骨架 * - - - - - + + + + + 骨架(母体) 活动离子 固定离子 活性基团 阳离子交换树脂结构 交联剂 酚醛树脂 聚乙烯树脂 骨架 酸性基团(-SO3H, -COOH) 碱性基团(-NR2, -N+R3) 特殊基团 活性基团 * 聚乙烯树脂 * 母体 活性基团 可交换离子 强酸性： 弱酸性： 强碱性： 弱碱性： 离子交换树脂的分类 根据树脂功能基团的性质： 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 * 离子交换树脂的分类(con’d) 根据树脂类型和孔结构： 凝胶型树脂： 干燥：内部无毛细孔 吸水：润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙(2-4 nm) 适合于吸附无机离子。 大孔型树脂： 有大量永久性微细孔和大网孔，润湿后孔径100～500nm 表面积大，活性中心多，离子扩散速度快，使用时的作用快、效率高，所需处理 时间缩短 易吸附和交换有机大分子物质 抗污染力强，较容易再生 * 二乙烯苯（交联剂） 苯乙烯长链 离子交换树脂的分类(con’d) 根据树脂的交联度 交联度：交联剂在树脂单体总量中所占质量分数 低交联度：2~4% 一般交联度：7~8% 高交联度：12~20% 最常用：7-12% * 全名称由分类名称、骨架名称、基本名称组成： 孔隙结构分凝胶型和大孔型两种 具有物理孔