離子交換器再生水回收及利用

❶ 固定床離子交換器的再生

應發一個圖片復看一下你使用制的固定床離子交換器外形圖，根據你所說情況，是否是設備問題影響了離子交換樹脂工作交換容量？當然設備再生工藝是順流再生還是逆流再生工藝？以上情況都可造成設備運行日期縮短，也就是周期制水量的減少。如果設備是順流再生，可改成逆流再生程序，應該會增加設備的周期制水量...。一傑水質

❷ 環保工程師知識點：離子交換

2017環保工程師知識點：離子交換

離子交換法在水的軟化和除鹽中早已獲得廣泛的應用，目前已應用在回收和處理工業廢水中的有毒物質方面。下面我為大家准備了離子交換的相關知識，歡迎閱讀。

1離子交換的基本原理

水處理中主要採用離子交換樹脂和磺化煤用於離子交換。其中離子交換樹脂應用廣泛，種類多，而磺化煤為兼有強酸型和弱酸型交換基團的陽離子交換劑。 離子交換樹脂按結構特徵，分為：凝膠型、大孔型和等孔型; 按樹脂母體種類，分為：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;按其交換基團性質，分為：強酸型、弱酸型、強鹼型和弱鹼型。

⑴離子交換樹脂的構造

是由空間網狀結構骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團所構成的不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離，分成兩部 分：固定部分，仍與骨架牢固結合，不能自由移動，構成所謂固定離子，活動部分，能在一定范圍內自由移動，並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應，稱為可交換離子。

⑵基本性能

①外觀

呈透明或半透明球形，顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等，

②交聯度

指交聯劑占樹脂原料總重量的百分數。對樹脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機械強度等有決定性影響，一般水處理 中樹脂的交聯度為7%～10%。

③含水率

指每克濕樹脂所含水分的百分率，一般為50%，交聯度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶脹性

指干樹脂用水浸泡而體積變大的現象。一般來說，交聯度越小，活性基團越容易電離，可交換離子的水合離子半徑越大，則溶脹度越大;樹脂周圍溶液電解質濃度越高，樹脂溶脹率就越小。

在生產中應盡量保證離子交換器有長的工作周期，減少再生次數，以延長樹脂的使用壽命。

⑤密度

分為干真密度、濕真密度和濕視密度

⑥交換容量

是樹脂最重要的性能，是設計離子交換過程裝置時所必須的數據，定量地表示樹脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容 量。

⑦有效PH范圍

由於樹脂的交換基團分為強酸強鹼和弱酸弱鹼，所以水的PH值對其電離會產生影響，影響其工作交換容量。弱鹼只能在酸性溶液中以及弱酸在鹼性溶液中有較高的交換能力。

⑧選擇性

即離子交換樹脂對水中某種離子能優先交換的性能。除與樹脂類型有關外，還與水中濕度和離子濃度有關。

⑨離子交換平衡

離子交換反應是可逆反應，服從質量作用定律和當量定律。經過一定時間，離子交換體系中固態的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應達到平衡，其平衡常數也稱為離子交換選擇系數。降低反應生成物的濃度有利於交換反應的進行。

⑩離子交換速率

主要受離子交換過程中離子擴散過程的影響。

其他性能：如溶解性、機械強度和耐冷熱性等。離子交換樹脂理論上不溶於水，機械強度用年損耗百分數表示，一般要求小於3%～ 7%/年。另外，溫度對樹脂機械強度和交換能力有影響。溫度低則樹脂的機械強度下降，陽離子比陰離子耐熱性能好，鹽型比酸鹼型耐熱 好。

⑶樹脂層離子交換過程

以離子交換柱中裝填鈉型樹脂，從上而下通以含有一定濃度鈣離子的硬水為例，以交換柱的深度為橫坐標，以樹脂的飽和度為縱坐標，可繪得某一時刻的飽和度曲線。就整個交換過程而言，樹脂層的變化可分為三個階段。

2離子交換裝置運行方式

離子交換裝置按運行方式不同，分為固定床和連續床

⑴固定床的構造與壓力濾罐相似，是離子交換裝置中最基本的也是最常用的一種型式，其特點是交換與再生兩個過程均在交換器中進行，根據交換器內裝填樹脂種類及交換時樹脂在交換器中的位置的不同，可分為單層床、雙層床和混合床。單層床是在離子交換器中只裝填一種樹脂，如果裝填的是陽樹脂，稱為陽床;如果裝填的是陰樹脂，稱為陰床。雙層床是離子交換器內按比例裝填強、弱兩種同性樹脂，由於強、弱兩種樹脂密度的不同，密度小的弱型樹脂在上，密度大的強型樹脂在下，在交換器內形成上下兩層。

混合床則是在交換器內均勻混雜的裝填陰、陽兩種樹脂，由於陰、陽樹脂混雜，因此原水流經樹脂層時，陰、陽兩種離子同時被樹 脂所吸附，其產物氫離子和氫氧根離子又因反應生成水而得以降低，有利於交換反應進行的'徹底，使得出水水質大大提高。但其缺點是 再生的陰、陽樹脂很難徹底分層。於是又發明了三層混床新技術，保證在反洗時將陰、陽樹脂分隔開來。 根據固定床原水與再生液的流動方向，又分為兩種形式，原水與再生液分別從上而下以同一方向流經離子交換器的，稱為順流再生 固定床，原水與再生液流向相反的，稱為逆流再生固定床。順流再生固定床的構造簡單，運行方便，但存在幾個缺點：在通常生產條件下，即使再生劑單位耗量二至三倍於理論值，再生效果 也不太理想;樹脂層上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期間，原水中被去除的離子首先被上層樹脂所吸附，置換出來的反離子 隨水流流經底層時，與未再生好的樹脂起逆交換反應，上一周期再生時未被洗脫出來的被去除的離子，作為泄漏離子出現在本周期的出水中，所以出水剩餘被去除的離子較大;而到了了工作後期，由於樹脂層下半部原先再生不好，交換能力低，難以吸附原水中所有被去除的離子，出水提前超出規定，導致交換器過早地失效，降低了工作效率。因此，順流再生固定床只選用於設備出水較小，原水被去除的離子和含鹽量較低的場合。逆流再固定床的再生有兩種操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以彌補順流再生的缺點，而且出水質量顯著提高，原水水質適用范圍擴大，對於硬度較高的水，仍能保證出水水質，所以目前採用該法較多。總起來說，固定床有出水水質好等優點，但固定床離子交換器存在三個缺點：一是樹脂交換容量利用率低，二是在同設備中進行產水和再生工序，生產不連續，三是樹脂中的樹脂交換能力使用不均勻，上層的飽和程度高，下層的低。為克服固定床的缺點，開發出了連續式離子交換設備，即連續床。

⑵連續床又分為移動床和流動床

移動床的特點是樹脂顆粒不是固定在交換器內，而是處於一種連續的循環運動過程中，樹脂用量可減少三分之一至二分之一，設備單位容積的處理水量還可得到提高，如雙塔移動床系統和三塔移動床系統。 流動床是運行完全連續的離子交換系統，但其操作管理復雜，廢水處理中較少應用。

3離子交換工藝的設計

⑴進水預處理

廢水成分復雜，應進行預處理，目的是保障反應器中離子交換樹脂交換容量充分得以發揮，並有效延長使用壽命。預處理的對象包括進水的水溫、PH值、懸浮物、油類、有機物、引起樹脂中毒的高價離子和氧化劑等。

⑵樹脂的選用

選擇樹脂時應考慮交換容量、進水水質和離子交換器的運行方式等，選擇合適的樹脂。

例如考慮進水水質時，對於只需去除進水中吸附交換能力較強的陽離子，可選用弱酸型樹脂，若需去除的陽離子的吸附交換能力較弱，只能選用強酸型陽離子樹脂。考慮離子交換器的運行方式時，移動床和流動床要選用耐磨、高機械強度的樹脂。對於混床，要選用濕真密度相差較大的陰、陽樹脂。另外，不同樹脂的交換容量有差異，而同一種樹脂的交換容量還受所處理廢水的懸浮物、油類、高價金屬離子等影響。

⑶掌握工藝設計參數

4離子交換法在水處理中的應用

離子交換法目前廢水處理中得到了廣泛應用，例如

⑴用於含鉻廢水的處理

對於廢水，經預處理後，可用陽樹脂去除三價鉻和其他陽離子，用陽樹脂去除六價鉻，並可回收鉻酸，實現廢水在生產中的循環使 用。

⑵含鋅廢水的處理

化纖廠紡絲車間的酸性廢水主要含有硫酸鋅、硫酸和硫酸鈉等，用鈉離子型陽樹脂交換其中的鋅離子，用芒硝再生失效的樹脂，即可得到硫酸鋅的濃縮液。

⑶電鍍含氰廢水的處理

陰樹脂對絡合氰(即氰與金屬離子的絡合物)的結合力大，所以利用陰離子交換樹脂能消除氰化物以及重金屬離子的污染，並將其回收利用。

⑷有機廢水的處理

如洗滌煙草的過程中產生的含有煙鹼的廢水，可以用陽樹脂回收後作為殺蟲劑。

⑸用於水的軟化處理

例如利用鈉離子交換軟化法可以去除水中的硬度。

⑹水的除鹽

分復床除鹽和混合床除鹽等系統。

復床是指陽、離子交換器串聯使用，常用的系統有強酸-脫氣-強鹼系統，強酸-弱鹼-脫氣系統以及強酸-脫氣-弱鹼-強鹼系統等。 混合床除鹽具有水質穩定、間斷運行影響小、失效終點分明等特點。

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❸ 離子交換的水處理中的應用

EDI(Electro-de-ionization)是一種將離子交換技術、離子交換膜技術和離子電遷移技術(電滲析技術)相結合的純水製造技術。該技術利用離子交換能深度脫鹽來克服電滲析極化而脫鹽不徹底,又利用電滲析極化而發生水電離產生H和OH離子實現樹脂自再生來克服樹脂失效後通過化學葯劑再生的缺陷,是20世紀80年代以來逐漸興起的新技術。經過十幾年的發展,EDI技術已經在北美及歐洲占據了相當部分的超純水市場。
EDI裝置包括陰/陽離子交換膜、離子交換樹脂、直流電源等設備。其中陰離子交換膜只允許陰離子透過,不允許陽離子通過,而陽離子交換膜只允許陽離子透過,不允許陰離子通過。離子交換樹脂充夾在陰陽離子交換膜之間形成單個處理單元,並構成淡水室。單元與單元之間用網狀物隔開,形成濃水室。在單元組兩端的直流電源陰陽電極形成電場。來水水流流經淡水室,水中的陰陽離子在電場作用下通過陰陽離子交換膜被清除,進入濃水室。在離子交換膜之間充填的離子交換樹脂大大地提高了離子被清除的速度。同時,水分子在電場作用下產生氫離子和氫氧根離子,這些離子對離子交換樹脂進行連續再生,以使離子交換樹脂保持最佳狀態。EDI裝置將給水分成三股獨立的水流:純水、濃水、和極水。純水(90%-95%)為最終得到水,濃水(5%-10%)可以再循環處理,極水(1%)排放掉。圖2表示了EDI的凈水基本過程。
EDI裝置屬於精處理水系統,一般多與反滲透(RO)配合使用,組成預處理、反滲透、EDI裝置的超純水處理系統,取代了傳統水處理工藝的混合離子交換設備。EDI裝置進水要求為電阻率為0.025-0.5MΩ·cm,反滲透裝置完全可以滿足要求。EDI裝置可生產電阻率高達15MΩ·cm以上的超純水。 EDI裝置不需要化學再生,可連續運行,進而不需要傳統水處理工藝的混合離子交換設備再生所需的酸鹼液,以及再生所排放的廢水。其主要特點如下:
EDI的凈水基本過程
·連續運行,產品水水質穩定
·容易實現全自動控制
·無須用酸鹼再生
·不會因再生而停機
·節省了再生用水及再生污水處理設施
·產水率高(可達95%)
·無須酸鹼儲備和酸鹼稀釋運送設施
·佔地面積小
·使用安全可靠,避免工人接觸酸鹼
·降低運行及維護成本
·設備單元模塊化,可靈活的組合各種流量的凈水設施
·安裝簡單、費用低廉
·設備初投資大 EDI裝置與混床離子交換設備屬於水處理系統中的精處理設備,下面將兩種設備在產水水質、投資量及運行成本方面進行比較,來說明EDI裝置在水處理中應用的優越性。
(1)產品水水質比較
EDI裝置是一個連續凈水過程,因此其產品水水質穩定,電阻率一般為15MΩ·cm,最高可達18MΩ·cm,達到超純水的指標。混床離子交換設施的凈水過程是間斷式的,在剛剛被再生後,其產品水水質較高,而在下次再生之前,其產品水水質較差。
(2)投資量比較
與混床離子交換設施相比EDI裝置投資量要高約20%左右,但從混床需要酸鹼儲存、酸鹼添加和廢水處理設施及後期維護、樹脂更換來看,兩者費用相差在10%左右。隨著技術的提高與批量生產,EDI裝置所需的投資量會大大的降低。另外,EDI裝置設備小巧,所需廠房遠遠小於混床。
(3)運行成本比較
EDI裝置運行費用包括電耗、水耗、葯劑費及設備折舊等費用,省去了酸鹼消耗、再生用水、廢水處理和污水排放等費用。
在電耗方面,EDI裝置約0.5kWh/t水,混床工藝約0.35kWh/t水,電耗的成本在電廠來說是比較經濟的,可以用廠用電的價格核算。
在水耗方面,EDI裝置產水率高,不用再生用水,因此在此方面運行費用低於混床。
至於葯劑費和設備折舊費兩者相差不大。
總的來說,在運行費用中,EDI裝置噸水運行成本在2.4元左右,常規混床噸水運行成本在2.7元左右,高於EDI裝置。因此,EDI裝置多投資的費用在幾年內完全可以回收。 EDI裝置屬於水精處理設備, 具有連續產水、水質高、易控制、佔地少、不需酸鹼、利於環保等優點, 具有廣泛的應用前景。隨著設備改進與技術完善以及針對不同行業進行優化, 初投資費用會大大降低。可以相信在不久的將來會完全取代傳統的水處理工藝中的混合 。
控制氮含量的方法（4種）：生物硝化-反硝化（無機氮延時曝氣氧化成硝酸鹽，再厭氧反硝化轉化成氮氣）；折點氯化（二級出水投加氯，到殘余的全部溶解性氯達到最低點，水中氨氮全部氧化）；選擇性離子交換；氨的氣提（二級出水pH提高到11以上，使銨離子轉化為氨，對出水激烈曝氣，以氣體方式將氨從水中去除，再調節pH到合適值）。每種方法氮的去除率均可超過90%。

❹ 離子交換法在廢水處理中有哪些應用

在廢水處理中，離子交換法可用於去除廢水中的某些有害物質，回收有價值化學品、重金屬和稀有元素，或為了實現水資源的重復利用。主要用於處理電鍍廢水，如鍍鉻廢水、鍍鎳廢水、鍍鎘廢水、鍍金廢水、鍍銀廢水、鍍鋅廢水、鍍銅廢水及含氰廢水等，在膠片洗印廢水中回收銀、CD-2、CD-3等貴重化學葯品，還可用於其他含鉻廢水、含鎳廢水和含汞廢水、放射性廢水的處理。
每升含鉻數十至數百毫克的電鍍廢水首先經過過濾去除懸浮物，再經陽離子交換器除去金屬離子，然後進入陰離子交換器除去Cr2O7-和Cr2O4- ，出水六價鉻的含量小於0.5mg/L，還可作為清洗水循環使用。陰樹脂用12%NaOH再生後，再生液含鉻可高達17g/L，將此再生液H型陽離子交換器使Na2CrO4 轉變成鉻酸，再經蒸發濃縮7～8倍後，可返回電鍍槽重新使用。
離子交換法處理電鍍廢水，第一個陽離子交換器的作用有兩個，一是除去金屬離子及雜質，減少對陰樹脂的污染，因為重金屬對樹脂的氧化分解能起催化作用;二是降低pH值，使六價格以Cr2O7- 存在，因為陰樹脂Cr2O7- 的選擇性大於Cr2O4- 和其他陰離子的選擇性，而且交換一個Cr2O7- 除去兩個Cr6+，面交換一個Cr2O4- 只能除去一個Cr6+。由於Cr2O7- 是強氧化劑，容易引起樹脂的氧化性破壞，因此一定要選用化學穩定性較好的強鹼性樹脂
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❺ 鈉離子交換器的再生方式

1.反洗：從樹脂底部開入軟水，以一定的流速反向沖洗樹脂層，使在工作時被壓緊的樹脂層鬆散，並自行按顆粒大小重新鋪排成床，增大顆粒之間的間隙，以便於下一步再生時，樹脂能與再生液充分接觸和反應，反洗還可將樹脂層中混雜的懸浮物沖走。這項操作通常需要數十分鍾，直至洗出液無明顯渾濁為止，為防止反洗時樹脂被沖走而損失，反洗流速不可過大，洗出水通過簡單的隔篩收迴流失的樹脂。
樹脂反洗後進行再生，如果所處理的雜質不多，只是由於運行一段時間後，樹脂層被壓實，或被懸浮物阻塞而影響過濾效果，但樹脂仍有較好的交換能力，則在反洗清除懸浮物並用無離子水浸漬一段時間後，仍可再入遼工作，待下一次反洗後才進行再生，以減少再生劑用量。
2.常規的再生處理：離子交換器使用一段時間後，吸附的雜質接近飽和狀態，就要進行再生處理，用化學葯劑將樹脂所吸附的離子和其他雜質洗脫除去，使之恢復原來的組成和性能。在實際運用中，為降低再生費用，要適當控制再生劑用量，使樹脂的性能恢復到最經濟合理的再生水平。通常控制性能恢復程度為70%-80%，如果需要達到更高的再生水平，則再生劑量增加，再生劑的利用率則下降。
鈉型強酸性樹脂用食鹽再生，用葯量為其交換容量的2倍。
樹脂再生時的化學反應是將樹脂原先的交換吸附的逆反應，按化學反應平衡原理，提高化學反應莫一物質的濃度，可促進反應向另一方進行，故提高 再生液濃度可加速再生反應，並達到較高的再生水平

❻ 誰知道離子交換器主要運行方式及優缺點有哪些

離子交換器根據置換方式不同有以下幾種運行方式;
(1)順流再生、順流軟化方式:原水專及還原液均從交換器上部進屬入，向下流動。該種方式嚎水是自上向下流動，因水流動方向與還原液流動方向一致，使還原液不能很好地與失效的交換劑進行還原反應造成耗鹽量增大，軟化後的水質較差，很少使用該方式。
(2)逆流軟化、順流再生軟化方式:即還原液自上向下流動，而原水從罐的下部向上流動，軟化水自罐體上部流出。該種方式因還原液流動方向與水流動方向相反，提高了還原液的利用率，多用於小型交換器。
(3)順流軟化、逆流再生軟化方式:原水自上向下流動而還原液自下向上流動，軟水從罐體下部流出。這種方式可提高再生效果，因此軟化水的質量好，可節約食鹽量和清洗水量，一般多採用該種運行方式的交換器。

❼ 什麼是離子交換技術水處理方面有什麼應用

離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的一種可逆性化學反應，當液相中的某些專離子較為離子交換屬固體所喜好時，便會被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。離子交換技術在水處理領域應用比較廣泛，純水物軟化器即指鈉離子交換器，而離子交換器分為鈉離子交換器、陰陽床、混合床等種類。主要用於鍋爐、熱電站、化工、輕工、紡織、醫葯、生物、電子、原子能及純水處理的前道處理，工業生產所需進行硬水軟化、去離子水制備的場合，還可用於食品葯物的脫色提純，貴重金屬、化工原料的回收，電鍍廢水的處理等。

❽ 簡述鈉離子交換器的再生原理。

答：
鈉離子來交換器運行一自定時間後，樹脂由Na型轉化為Ca型、Mg型，失去了繼續吸附水中Ca2＋、Mg2＋等離子的能力。這時可利用食鹽溶液所含高濃度的Na+將樹脂由Ca型、Mg型轉化為Na型，恢復了其在天然水中吸附Ca2＋、Mg2＋等離子的能力，這就是鈉離子交換器的再生原理。

❾ 鈉離子交換器的水及再生方式

1.產水：來水從罐體底部進入樹脂層，自以適當的流速穿過樹脂層，使樹脂層向上浮起，樹脂於水的接觸面得到放大，水中鈣鎂離子與水質表面鈉離子得到充分交換。因為罐體上部預留空間經過精密計算，樹脂層浮起來後不會亂層，出水效率相對較高。
2.再生：用軟水配置的再生液以適當比例含鹽量從罐體頂部進入樹脂層，以一定流速自上而下穿過樹脂層，樹脂的工作層和失效層所含鈣鎂離子相對較高，保護層次之，再生液首先接觸到的是樹脂的保護層，其次是工作層，再是失效層，減少了樹脂的二次污染。
3.置換：樹脂再生後進入置換階段，置換採用的是軟化水，水從罐體頂部進入樹脂層，使樹脂層中殘留的鹽溶液排出，目的在於降低氯根含量。
成熟產品系有：全自動浮床軟水器

❿ 廢水離子交換處理法的再生方式

主要有順流再生和逆流再生。前者，再生和交換過程中的流向相同；後者，再生和交換過程中的流向相反。逆流再生由於再生時新鮮度高的再生劑首先同飽和度小的樹脂接觸，新鮮度低的再生劑同飽和度大的樹脂接觸，這樣可充分利用再生劑，再生效果較好。
還出現了電再生和熱再生工藝。電再生是在電滲析器淡水隔室內填充陽、陰樹脂，利用極化產生的H+及OH-,使陽、陰樹脂同時得到再生的一種技術。熱再生是以極易再生的弱酸或弱鹼樹脂對溫度作用的敏感性為依據：溫度低(25℃)時有利於交換，溫度高時(85℃)由於水中【H+】、【OH-】離子濃度增高而有利再生，因此,可以只調整水溫而不用再生劑。
在廢水處理中應用離子交換,可以回收有用物質,如以含鉻廢水為例。含鉻廢水首先經過H型陽樹脂交換,去掉廢水中的陽離子Cr3+、Fe3+等：
水中Cr6+在酸性條件下主要以H2Cr2O7形式存在,通過OH型陰樹脂交換：
廢水經陽、陰樹脂交換後，鉻被吸附在樹脂上，廢水得到凈化。當陽樹脂失效後可用酸再生，使樹脂恢復原型：
同樣，陰樹脂失效後可用鹼再生：
(R呏NH)2Cr2O7+4NaOH匑
2R呏NHOH+2Na2CrO4+H2O得到的Na2CrO4可再通過H型陽床交換脫鈉：
4R—SO3H+2Na2CrO4匑
4R—SO3Na+H2Cr2O7+H2O
因陰樹脂對Cr2O崼的選擇性最大,這樣在陰床交換達到平衡時，樹脂基本為(R匵N)2Cr2O7型,故所得鉻酸濃度和純度很高，可回用於生產。樹脂在脫鈉後變為Na型，可用酸再生轉型：
R—SO3Na+HCl匑R—SO3H+NaCl
應用上述原理可處理其他各種金屬表面加工產生的廢水,如含金、鎳、鎘、銅的廢水等。此外,從原子核反應器、醫院和實驗室廢水中回收和去除放射性物質，也可應用離子交換法。