磁性离子树脂

主要内容离子交换树脂的结构与原理MIEX 的结构与技术特点MIEX控制消毒副产物的生成效果展望第1页/共22页离子交换树脂的定义离子交换树脂的定义 离子交换树脂是一类带有活性功能基，能通过所带的可交换离子与介质(水、有机溶剂、气体)中的其它离子进行交换的粒状物质。第2页/共22页离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构有三部分组成 1.不溶性的三维空间网状骨架 2.连接在骨架上的功能基团 3.功能基团所带的相反电荷的可交换离子第3页/共22页离子交换树脂的结构第4页/共22页离子交换树脂的基本原理 水溶液中，连接在离子交换树脂固定不变骨架上的功能基离解出可交换离子(例如H+)，后者在较大范围内可以自由移动并能扩散到溶液里。同时，溶液里的同电荷离子(例如Na十)也能扩散到整个树脂多孔结构内部，这两种离子之间的浓度差推动它们互相交换，其浓度差越大，交换速度就越快;又由于离子交换树脂上所带的一定的功能基与各种离子的亲合力大小各不相同，所以在人为控制的条件下，功能基离解出来的可交换离子就可以与溶液里的同电荷离子发生交换。第5页/共22页离子交换树脂基本原理离子交换树脂基本原理 因为离子交换树脂的骨架结构固定不变，可逆的交换只是在功能基上进行离子交换，所以理论上可以长期反复使用。离子交换过程是一个可逆反应，它受离子浓度的影响很大，利用这一特征可以对树脂进行再生。第6页/共22页磁性离子交换树脂（MIEX）MIEX粒子是一种粒径约为180微米带磁性的聚合物，由澳大利亚联邦科学与工业研究院、南澳水务局和Orica公司的专家自20世纪70年代开始经过30多年的研究，共同开发出来的一项用于饮用水处理的高科技专利技术，并从2000年开始进行商业应用。该项专利技术已多次获得国际性的饮用水处理优秀科技发明奖，被国际专家誉为“未来50年饮用水处理最好的模式”。第7页/共22页磁性离子交换树脂（MIEX）MIEX 是以聚丙烯为母体的季胺型磁性离子交换脂，利用其可交换氯离子与水中带负电的物质进离子交换。MIEX 与传统离子交换树脂有较多不同：1.粒径(150180 m)是一般树脂 1/51/2，比表面积更大；2.内部含有铁氧化物而具磁性，使用时保持悬浮状态，经搅拌后与原水进行反应 3.由于磁性有聚集作用，能加速MIEX 沉降，实现MIEX 与水的快速分离。第8页/共22页磁性离子交换树脂（MIEX）显微镜下MIEX的粒子图片 尺寸为180微米第9页/共22页图一：图一：MIEXMIEX-DOC-DOC 离子置换和再生示意图离子置换和再生示意图第10页/共22页MIEX的技术特点1）去除DOC和其他无机污染物。小分子量的DOC是产生消毒副产物的前质，常规絮凝工艺很难去除。MIEX技术可有效去除，从而控制消毒副产物的产生。很多采用MIEX技术的主要原因就是用来控制消毒副产物。MIEX粒子同时还可以去除无机污染物。第11页/共22页MIEX的技术特点MIEX可去除的离子按强弱顺序排列如下：DOC 溶解性有机碳Sulfate 硫酸盐Iodide 碘化物Nitrate 硝酸盐Bromide 溴化物Arsenic 砷Chromium 铬Nitrite 亚硝酸盐Chloride 氯化物Bromate 溴酸盐Bicarbonate 重碳酸盐Dihydrogen Phosphate 磷酸盐第12页/共22页MIEX的技术特点（2）去除颜色、异味功能独特 MIEX技术对水的颜色的去除效果是其它水处理技术所无法比拟的，经过MIEX技术处理后水的气味和口感也大大改善。（3）改善絮凝效果，降低处理后水的浊度 应用MIEX技术可以大大改善絮凝和沉降效果，大大降低处理后水的浊度，降低水中藻的含量。在蓝藻严重爆发的时候，MIEX技术对絮凝的改善作用，提高絮凝过程去藻的效果，可有效防止后续滤池的堵塞。第13页/共22页MIEX的技术特点（4）提高后续处理工艺的效率 应用MIEX技术作为预处理，可以大大改进后续处理工艺的效率。如降低絮凝剂使用量，减少淤泥产量，提高过滤效率等。MIEX技术与活性炭结合使用去除异味时，可大大减少其它污染物对活性炭的消耗，使活性炭可以专一用来去除异味，从而大大减少活性炭的使用量，保证最有效、经济地去除异味。MIEX技术与膜结合是用，可以降低通过膜的压力，减少反冲洗次数，延长膜的使用寿命。第14页/共22页MIEX控制消毒副产物的生成效果 一.去除消毒副产物的前体物 不同分子质量区间的有机物对DBPs的贡献不同，赵振业等 的研究认为，DBPs前体物主要为分子质量500 u的小分子有机物所产生，即小分子有机物是主要的DBPs前体物。有研究表明：MIEX主要去除小分子区间和中等分子质量区间的有机物，也即表明其可有效去除DBPs前体物。原因是MIEX的微小孔径能阻挡大分子有机物进入树脂内部进行离子交换，而小分子有机物可以通过孔道扩散到树脂各离子交换点而被去除。第15页/共22页MIEX控制消毒副产物的生成效果二.减少氧化剂和消毒剂的使用量 经过MIEX预处理或者深度处理过的水，可使 氯化消毒剂量减少60 以上，三卤甲烷（THM）和卤乙酸（HAA）的生成量降低80左右第16页/共22页MIEX与其他工艺组合控制消毒副产物一.MIEX与混凝组合 强化混凝是去除DBPs前体物的方法之一，但混凝沉淀主要是去除大分子有机物，对DBPs的控制效果有限。当MIEX与铁盐混凝组合时可最大程度地控制THMs和HAAs的生成，对DBPs的去除最有效，且能节省60左右的混凝剂。第17页/共22页MIEX与其他工艺组合控制消毒副产物二.MIEX与活性炭组合 活性炭是去除有机物的有效方法之一，活性炭主要是去除分子质量为5003 000 U的有机物，去除率在70左右。活性炭对THMs的去除率为20 30，在控制消毒副产物方面有一定的作用.Humbert等 用MIEX与粉末活性炭(PAC)组合处理水中的有机物和杀虫剂，试验结果表明，对DOC的去除率可达90 以上，显然MIEX与PAC组合对有机物的去除有互补增强作用，MIEX作为PAC的预处理可有效去除小分子有机物，还可改善活性炭的孔道阻塞效应，提高其吸附能力，实现高效去除DBPs的前体物。第18页/共22页MIEX与其他工艺组合控制消毒副产物三.MIEX与膜分离组合 膜分离水处理技术(如超滤和微滤等)具有很 多优越性，其去除污染物的范围广泛。由于膜材料的原因，其对小分子物质的去除及对DBPs的控制效果有限。MIEX前置处理能互补性地解决超滤膜不能去除小分子有机物的问题。研究表明，MIEX与膜分离组合工艺有助于提高对有机物的去除率，并控制DBPs的生成。第19页/共22页展望 MIEX是一种控制消毒副产物的新技术，其在澳大利亚、美国和欧洲等地得到广泛应用。目前MIEX技术在我国的研究还处于起步阶段，对其机理和应用性研究还很少。未来，将主要针对高藻和含溴水源水开展MIEX技术试验性研究。通过对MIEX技术及其组合工艺的研究，以期解决藻类有机物污染及预氧化和消毒引起的消毒副产物问题；通过MIEX技术对Br的去除研究，以期控制臭氧工艺中产生的BrO3及溴化消毒副产物的生成；同时从效能和经济效益等角度综合考虑MIEX技术对我国水体的适用性，为MIEX技术在国内的应用提供技术支持和参考。第20页/共22页第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页