離子交換法

是(shi)一種借(jie)助于離(li)子(zi)交換(huan)劑(ji)上的(de)離(li)子(zi)和污水(shui)中(zhong)的(de)離(li)子(zi)進行交換(huan)反應(ying)而除去污水(shui)中(zhong)有害離(li)子(zi)的(de)方(fang)法。

離子交換法的特點

離子交換(huan)過程(cheng)(cheng)是(shi)一種特(te)殊的(de)吸(xi)附(fu)過程(cheng)(cheng)，在許多方面與(yu)吸(xi)附(fu)過程(cheng)(cheng)類似(si)。

與吸附法(fa)比(bi)較，其特點是:它主要吸附污水中的離子化物質，并進(jin)行等當(dang)量的離子交(jiao)換。

離子交換法的作用

在(zai)污(wu)(wu)(wu)水處理(li)中(zhong)，離(li)子交換主要(yao)用于回收和去除污(wu)(wu)(wu)水中(zhong)的金、銀、銅、鎘(ge)、鉻、鋅等(deng)金屬(shu)離(li)子，也(ye)用來(lai)對有機(ji)污(wu)(wu)(wu)水進行處理(li)和凈化放射(she)性污(wu)(wu)(wu)水。

離子交換原理

離子(zi)(zi)交(jiao)換是(shi)指水溶液(ye)通過(guo)樹脂時，發生在固(gu)體顆粒(li)與液(ye)體之間的界面上固(gu)-液(ye)間離子(zi)(zi)相(xiang)交(jiao)換的過(guo)程。

離子交換反應

離子交(jiao)換反(fan)應(ying)是可逆(ni)反(fan)應(ying)，離子交(jiao)換對不同(tong)組(zu)分顯示出不同(tong)的平衡特性。

在(zai)污水(shui)處(chu)理中最常(chang)見的(de)離子(zi)交換反(fan)應是水(shui)的(de)軟化(hua)、除鹽、去除或回收污水(shui)中的(de)重(zhong)金屬離子(zi)等。

水(shui)中的陽離(li)子與(yu)交(jiao)換(huan)劑上的 Na+進行交(jiao)換(huan)反應，即(ji)2RNa + M2+====R2M+2Na+

式中R--離(li)子(zi)交換劑的骨架;

Na+--交(jiao)換劑上可交(jiao)換離(li)子;

M2+--水(shui)溶液中二(er)價陽離(li)子(zi)。

離子交換劑

離子交(jiao)換(huan)劑(ji)由骨架和交(jiao)換(huan)基(ji)團組(zu)成。根據骨架，離子交(jiao)換(huan)劑(ji)分(fen)為無機與有(you)機兩大類。

無機離子交換劑

無機離(li)子(zi)交(jiao)換劑有(you)天(tian)然沸(fei)石(shi)和人工合(he)成(cheng)沸(fei)石(shi)，沸(fei)石(shi)即(ji)可作陽離(li)子(zi)交(jiao)換劑，也能用作吸附劑。

沸石的交換原理

在污水中加人沸(fei)石(shi)后，通過沸(fei)石(shi)晶(jing)格(ge)空間的組分(fen)向顆粒(li)內擴散，進(jin)行離子交換，對污水的特(te)定(ding)成分(fen)進(jin)行分(fen)離。

沸石的種類

沸(fei)(fei)石(shi)類礦物有方沸(fei)(fei)石(shi)、菱沸(fei)(fei)石(shi)、片沸(fei)(fei)石(shi)等。合(he)成無機物離子交(jiao)換劑與天然沸(fei)(fei)石(shi)類似(si)，能夠用(yong)其均勻空隙結構排出大分(fen)(fen)子，大規(gui)模應用(yong)的分(fen)(fen)子篩有合(he)成毛沸(fei)(fei)石(shi)、合(he)成菱沸(fei)(fei)石(shi)、合(he)成絲光沸(fei)(fei)石(shi)等。

有機離子交換劑

有機離子交換劑有磺化煤和(he)各種離子交換樹(shu)脂。

離子交換樹脂

離子(zi)(zi)交換樹(shu)脂是(shi)一(yi)種(zhong)具有(you)離子(zi)(zi)交換特性的(de)有(you)機高(gao)分(fen)子(zi)(zi)聚合電解質(zhi)，它是(shi)疏松(song)、具有(you)多(duo)孔結構的(de)固體球形(xing)顆粒(li)，粒(li)徑(jing)一(yi)般為0.6~1.2mm(大粒(li)徑(jing)樹(shu)脂)、0.3~0.6mm(中粒(li)徑(jing)樹(shu)脂)、0.02~0.1mm(小粒(li)徑(jing)樹(shu)脂)。

離子交換樹脂特點和結構

離子交(jiao)換樹脂不溶(rong)于水(shui)(shui)，也不溶(rong)于電解質，其(qi)結(jie)構可(ke)分(fen)為(wei)不溶(rong)于水(shui)(shui)的樹脂本體和(he)具(ju)有(you)活性的交(jiao)換基(ji)團兩部分(fen)。

樹脂本(ben)體(ti)為有機化(hua)合物(wu)和交聯劑(ji)組成(cheng)的(de)(de)高分子共聚物(wu)，交聯劑(ji)的(de)(de)作(zuo)用是使樹脂本(ben)體(ti)形(xing)成(cheng)立體(ti)的(de)(de)網狀結(jie)構;

交換(huan)基團由起交換(huan)作(zuo)用的(de)離子(zi)和與樹脂本體(ti)連接的(de)離子(zi)組成。

離子交換樹脂的“選擇性”

水中各種離子在與離子交(jiao)換樹脂交(jiao)換時，其能力是(shi)不(bu)同的。

有的離子很容(rong)易被(bei)樹脂吸附，但很難(nan)被(bei)“置(zhi)換(huan)”下(xia)(xia)來；有的則很難(nan)被(bei)樹脂吸附，但很容(rong)易被(bei)“置(zhi)換(huan)”下(xia)(xia)來。這種(zhong)性能就稱為(wei)離子交換(huan)樹脂的“選擇(ze)性”。

離子交換樹脂選擇性的影響因素

1、離(li)子(zi)帶的電荷(he)越多，則越容易被(bei)離(li)子(zi)交換樹脂吸(xi)(xi)附，例如二價(jia)離(li)子(zi)就比一價(jia)離(li)子(zi)易被(bei)吸(xi)(xi)附；

2、對帶有相(xiang)同電荷量的(de)離子而言，原子序大的(de)離子，容易被吸附；

3、濃溶液(ye)與稀溶液(ye)相比(bi)，濃溶液(ye)中(zhong)的低價離(li)子易被樹脂吸附。

常(chang)用的(de)離子交換設備有固定床(chuang)、移動床(chuang)和流(liu)動床(chuang)三種。

固定床離子交換設備

固定床離子(zi)交(jiao)換(huan)設備(bei)是將離子(zi)交(jiao)換(huan)樹(shu)脂裝在豎式交(jiao)換(huan)容器(qi)內(nei)，欲處理(li)的(de)(de)料液(ye)不(bu)斷地流(liu)過樹(shu)脂層，離子(zi)交(jiao)換(huan)的(de)(de)各項操(cao)作都在該(gai)設備(bei)內(nei)進(jin)(jin)行(xing)。固定床離子(zi)交(jiao)換(huan)操(cao)作包括(kuo)交(jiao)換(huan)、反沖洗、再生和清洗運(yun)行(xing)的(de)(de)過程，之后(hou)進(jin)(jin)入(ru)下(xia)一(yi)循環工(gong)序，所以該(gai)設備(bei)為間歇式運(yun)行(xing)。

固定床的類型

根(gen)據用途不同，固定床可設計成單(dan)床、多(duo)床和混(hun)床。

移動床離子交換器

移動床(chuang)離子(zi)交換器指交換器中(zhong)的(de)(de)(de)離子(zi)交換樹(shu)脂(zhi)在運動中(zhong)是周(zhou)期性移動的(de)(de)(de)，即定期排出一部分已(yi)失效(xiao)的(de)(de)(de)樹(shu)脂(zhi)和補(bu)充等量再(zai)生的(de)(de)(de)樹(shu)脂(zhi)，被排出已(yi)失效(xiao)的(de)(de)(de)樹(shu)脂(zhi)在另一個設(she)備中(zhong)進行再(zai)生。

移動床工藝系統

移動床(chuang)系統有單(dan)(dan)塔(ta)(ta)單(dan)(dan)周期再(zai)(zai)生(sheng)、兩塔(ta)(ta)單(dan)(dan)周期再(zai)(zai)生(sheng)、兩塔(ta)(ta)連續再(zai)(zai)生(sheng)、兩塔(ta)(ta)多(duo)周期再(zai)(zai)生(sheng)、三塔(ta)(ta)多(duo)周期再(zai)(zai)生(sheng)等工(gong)藝(yi)系統。

三塔多周期移動床系統

三(san)塔(ta)多周期(qi)移動(dong)床系統由交(jiao)換塔(ta)、再(zai)生塔(ta)和(he)清洗(xi)塔(ta)組成。在移動(dong)床運行(xing)(xing)中，儲樹(shu)(shu)脂(zhi)斗中的(de)樹(shu)(shu)脂(zhi)層不斷移動(dong)，定期(qi)排出底部已(yi)經(jing)失(shi)效(xiao)的(de)樹(shu)(shu)脂(zhi)，并(bing)補充進(jin)等量的(de)再(zai)生樹(shu)(shu)脂(zhi)。失(shi)效(xiao)樹(shu)(shu)脂(zhi)由水流送至再(zai)生塔(ta)進(jin)行(xing)(xing)再(zai)生，而(er)后送至清洗(xi)塔(ta)進(jin)行(xing)(xing)清洗(xi)。

流動床離子交換設備

流動床離(li)子交換裝置有壓(ya)力式和重力式兩種。

工程中常(chang)用的是重力式(shi)(shi)流動(dong)床，按結松重力式(shi)(shi)流動(dong)床又(you)分為雙(shuang)塔(ta)(ta)式(shi)(shi)(交(jiao)(jiao)換塔(ta)(ta)和再(zai)生(sheng)清洗(xi)塔(ta)(ta))和三塔(ta)(ta)式(shi)(shi)(交(jiao)(jiao)換塔(ta)(ta)、再(zai)生(sheng)塔(ta)(ta)和清洗(xi)塔(ta)(ta))兩種類型(xing)。

重力式雙塔流動床

重力式(shi)雙塔(ta)流動床的結構，由交換塔(ta)、再生清洗塔(ta)、水射(she)器和輔助管路等組成。