混床的结构及工艺原理分解课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,混床的结构及工艺原理,汽机分场,:,王振海,混床的结构及工艺原理,混床的定义：,混床是混合,离子交换柱,的简称，是针对,离子交换技术,所设计的设备,混床的定义：混床,壹,混床的结构,贰,混床的优点,叁,混床的工艺原理,肆,混床的运行操作,目,录,壹混床的结构贰混床的优点叁混床的工艺原理肆混床的运行操作目录,现在做,离子水,的工艺大致可分为三种：,第一种：采用阳,阴离子交换树脂,取得的去离子水，一般 通过之后，出水,电导率,可降到,10us/cm,以下，再经过,混床,就可以达到,1us/cm,以下了。但是这种方法做出来的水成本极高，而且颗粒杂质太多，达不到理想的要求。目前已较少采用了。,第二种：预处理（即砂碳过滤器,+,精密过滤器,）,+,反渗透,+,混床工艺，这种方法是目前采用最多的，因为反渗透投资成本也不算高，可以去除,90%,已上的水中,离子,，剩下的离子再通过混床交换除去，这样可使出水电导率：,0.06,左右。这样是目前最流行的方法。,第三种：前处理与第二种方法一样使用反渗透，只是后面使用的混床采用,EDI,连续除盐膜块代替，这样就不用酸碱,再生树脂,，而是用电再生。这就彻底使整个过程,无污染,了，经过处理后的水质可达到：,15M,以上。但这这种方法的前期投资比较多，运行成本低。根据各公司的情况做适当的投资。最好不过了。,现在做离子水的工艺大致可分为三种：第一种：采用阳阴离子交换树,预除盐与精除盐,1在第一种工艺中，阴阳床是一级除盐，也叫预除盐。,混床是二级除盐，也叫精除盐,2在第二种工艺中，反渗透是一级除盐，也叫预除盐。,混床是二级除盐，也叫精除盐,预除盐：水经过过滤等预处理后，进入预除盐工序，除去水中的大部分盐类，出水,电导率,可降到10us/cm以下,精除盐：水经过预除盐工序后，再进入精除盐工序，可使出水电导率：0.06左右,预除盐与精除盐1在第,混床的定义：,混床是混合,离子交换柱,的简称，是针对,离子交换技术,所设计的,下面先了解,离子交换,的相关知识。,混床的定义：混床是混合离子交换柱的,借助于固体,离子交换剂,中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的，是一种属于,传质分离过程,的,单元操作,。离子交换是可逆的等当量交换反应。,以,离子交换剂,上的可交换离子与,液相,中离子间发生交换为基础的分离方法。广泛采用人工合成的,离子交换树脂,作为离子交换剂，它是具有网状结构和可,电离,的活性基团的难溶性高分子电解质。,离子交换反应,是可逆的，而且等当量地进行,离子交换树脂可以再生。将交换耗竭的离子交换树脂和适当的酸、碱或,盐溶液,发生交换，使树脂转化为所需要的型式，叫做再生。这类酸、碱或盐就叫,再生剂,。,设备 离子交换过程常在,离子交换器,中进行。离子交换器类似,压力滤池,，外壳为一钢罐；离子交换通常采用过滤方式，滤床由交换剂构成，底部为附有滤头的管系。,离子交换,借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到,离子交换器,离子交换,离子交换树脂,离子交换树脂是带有官能团,(,有交换离子的活性基团,),、具有网状结构、不溶性的高分子化合物。通常是球形颗粒物。,1,基本介绍,离子交换,树脂,的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。,孔隙结构,分,凝胶,型和,大孔,型两种，凡具有物理孔结构的称,大孔,型,树脂,，在全名称前加“,大孔,”。分类属酸性的应在名称前加“阳”，分类属,碱性,的，在名称前加“阴”。如：,大孔,强酸,性,苯乙烯,系阳离子交换,树脂,。,相关分类,离子交换,树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和,丙烯酸,系树脂。树脂中化学活性,基团,的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为,阳离子树脂,和,阴离子,树脂两大类，它们可分别与,溶液,中的,阳离子,和,阴离子,进行,离子交换,。阳离子树脂又分为强酸性和,弱酸,性两类，,阴离子,树脂又分为强碱性和,弱碱性,两类（或再分出,中强酸,和中强碱性类）。,离子交换树脂,树脂,树脂,树脂,强酸性阳离子树脂,这类树脂含有大量的,强酸,性,基团,，如,磺酸,基,SO3H,，容易在,溶液,中,离解,出,H+,，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的,负电,基团，如,SO3,，能吸附结合溶液中的其他,阳离子,。这两个反应使树脂中的,H+,与溶液中的阳离子,互相交换,。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或,碱性,溶液中均能离解和产生,离子交换,作用。,树脂在使用一段时间后，要进行,再生,处理，即用,化学药品,使,离子交换反应,以相反方向进行，使树脂的,官能,基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的,阳离子树脂,是用,强酸,进行,再生,处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与,H+,结合而恢复原来的组成。,强酸性阳离子树脂这类树脂含,弱酸性阳离子树脂,这类,树脂,含,弱酸,性基团，如,羧基,COOH,，能在水中,离解,出,H+,而呈酸性。树脂,离解,后余下的负电基团，如,R-COO,（,R,为碳氢基团），能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即,离解,性较弱，在低,pH,下难以,离解,和进行离子交换，只能在,碱性,、中性或微酸性溶液中（如,pH5,14,）起作用。这类树脂亦是用酸进行再生（,比强,酸性树脂较易再生）。,弱酸性阳离子树脂这类树脂含弱酸性,强碱性阴离子树脂,这类树脂含有,强碱,性基团，如季胺基（亦称四级胺基）,NR3OH(R,为碳氢基团），能在水中离解出,OH,而呈强碱性。这种树脂的,正电,基团能与溶液中的,阴离子,吸附结合，从而产生阴离子交换作用。,这种树脂的离解性很强，在不同,pH,下都能正常工作。它用,强碱,（如,NaOH,）进行,再生,。,强碱性阴离子树脂这类树脂含有强,弱碱性阴离子树脂,这类树脂含有,弱碱性,基团,，如伯胺基（亦称一级胺基）,-NH2,、仲胺基（二级胺基）,-NHR,、或,叔胺,基（三级胺基）,-NR2,，它们在水中能,离解,出,OH,而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与,溶液,中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件（如,pH1,9,）下工作。它可用,Na2CO3,、,NH4OH,进行,再生,。,弱碱性阴离子树脂这类树脂含有,离子树脂的转型,以上是,树脂,的四种基本类型。在实际使用上，常将这些树脂转变为其他,离子,型式运行，以适应各种需要。例如常将,强酸,性阳,离子,树脂与,NaCl,作用，转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出,Na+,与溶液中的,Ca2+,、,Mg2+,等阳,离子,交换吸附,，除去这些,离子,。反应时没有放出,H+,，可避免溶液,pH,下降和由此产生的副作用（如,蔗糖,转化和设备腐蚀等）。这种树脂以钠型运行使用后，可用盐水再生（不用,强酸,）。又如阴,离子,树脂可转变为氯型再使用，工作时放出,Cl,而吸附交换其他阴,离子,，它的再生只需用,食盐,水溶液,。氯型树脂也可转变为碳酸氢型,(HCO3,）运行。,强酸,性树脂及强,碱性,树脂在转变为钠型和氯型后，就不再具有,强酸,性及强碱性，但它们仍然有这些树脂的其他典型性能，如离解性强和工作的,pH,范围宽广等。,离子树脂的转型以上是树,吸附选择,对阳离子的吸附,高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些,阳离子,被吸附的顺序如下：,Fe3+Al3+Pb2+Ca2+Mg2+K+Na+H+,对阴离子的吸附,强,碱性,阴离子,树脂,对,无机酸,根的吸附的一般顺序为：,SO42,NO3,Cl,HCO3,OH,弱碱性,阴离子,树脂对,阴离子,的吸附的一般顺序如下：,OH,柠檬酸根,3,SO42,酒石酸,根,2,；,草酸根,2,PO43,NO2,Cl,；,醋酸根,HCO3,吸附选择对阳离,离子交换设备,离子交换,设备,1,是指,离子,交换过程常在,离子交换器,中进行。离子交换器类似,压力,滤池，外壳为一钢罐；离子交换通常采用过滤方式，滤床由交换剂构成，底部为附有滤头的管系。,以,离子交换剂,上的可交换离子与液相中离子间发生交换为基础的分离方法。广泛采用人工合成的离子交换,树脂,作为离子交换剂，它是具有网状结构和可电离的活性基团的难溶性高分子,电解质,。根据树脂骨架上的活性基团的不同，可分为,阳离子交换树脂,、,阴离子交换树脂,、两性,离子交换树脂,、,螯合树脂,和,氧化还原树脂,等。用于离子交换分离的树脂要求具有不溶性、一定的,交联度,和,溶胀作用,，而且交换容量和稳定性要高。,2,离子交换设备离子,离子交换设备特性,离子交换,3,反应是可逆的，而且等当量地进行。由实验得 知，常温下稀溶液中阳离子,交换势,随离子,电荷,的增高，半径的增大而增大；高分子量的有机离子及,金属,络合,阴离子,具有很高的,交换势,。高,极化度,的离子如,Ag+,、,Tl+,等也有高的交换势。离子交换速度随树脂交联度的增大而降低，随颗粒的减小而增大。,温度,增高，浓度增大，交换,反应速率,也增快。离子交换树脂可以再生。将交换耗竭的离子交换树脂和适当的,酸,、碱或,盐溶液,发生交换，使树脂转化为所需要的型式，叫做再生。这类酸、碱或盐就叫,再生剂,。,4,离子交换设备特性离子交,离子交换设备应用,离子交换,分离广泛用于：,水,的软化、,高纯水,的制备、,环境,废水的净化。溶液和物质的纯化，如铀的提取和纯化。,金属离子,的分离、,痕量,离子的富集及干扰离子的除去。,抗菌素,的提取和纯化等,5,离子交换设备应用离子交换,混床的定义,混床是混合,离子交换柱,的简称，是针对,离子交换技术,所设计的设备。所谓混床，就是把一定比例的阳、,阴离子交换树脂,混合装填于同一交换装置中，对,流体,中的离子进行交换、脱除。由于,阳树脂,的比重比阴,树脂,大，所以在混床内阴树脂在上阳树脂在下。一般阳、阴树脂装填的比例为,1,：,2,，也有装填比例为,1,：,1.5,的，可按不同树脂酌情考虑,混床的定义混床,混床结构,混床,就是里面装满了阴阳树脂的圆柱形容器，柱身有,玻璃钢,、不锈钢、,碳钢,等材质，,混床,是混合,离子交换,柱的简称。装填方式都是上阴下阳，最底层是排水帽。,混床内部结构,1进水装置,2排水装置底部进水装置,3碱液分配器,4中间排水装置,混床内部结构1进水装置,混床结构图,混,混床结构图,2,混床结构图2,混床结构图,3,混床结构图3,碱液分配器,-,中间排水装置,碱液分配器-中间排水装置,排水装置,底部进水装置,排水装置底部进水装置,塑料水帽,塑料水帽,塑料水帽,塑料水帽,塑,塑料水帽,塑,不锈钢水帽,不锈钢,混床设备优点,1,、出水水质优良，出水,pH,值接近中性。,2,、出水水质稳定，短时间运行条件变化（如进水水质或组分、运行流速等）对混床出水水质影响不大。,3,、间断运行对出水水质的影响小，恢复到停运前水质所需的时间比较短。,4,、回收率达到,100%,混床设备,混床应用范围,混床一般放置在电渗析器或反渗透装置之后（或直接应用于含盐量较低的水），对水进一步脱盐可制取,较高纯水，广泛使用在,电子,、化工、,医药,、,原子能,、电力等行业。,混床应用范围,混床的工作原理,混床离子交换法，就是把阳、阴,离子交换树脂放在同一个交换床中，并在运行前混合均匀。混床可以看作是由许多阳、阴树脂交错排列而组成的多级式复床。在混床中，由于阳、阴树脂是相互混合均匀的，所以阳、阴离子交换反应几乎是同时进行的。或者说水的阳离子交换和阴离子交换是多次交换进行的。即经,H,型阳离子交换所产生的,H+,和经,OH,型离子交换所产生的,OH,一不能积累起来，会立即生成离解度很低的水。这样就基本上消除了反离子的