鈉離子交換器原理交換柱步驟

A. 離子交換柱的工作原理是什麼

離子復交換柱的原理制

採用離子交換方法，可以把水中呈離子態的陽、陰離子去除，以氯化鈉（NaCl）代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應可以用下列方程式表達：

1、陽離子交換樹脂：R—H+Na+→R-Na+H+

2、陰離子交換樹脂：R—OH+CL-→R-CL+OH+

陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成：

RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O

由此可看出，水中的Nacl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物只有H2O，故達到了去除水中鹽的作用。

3、混合離子交換柱（混床）：混床是裝陽、陰樹脂按一定比例（一般為1:2,以便陽、陰樹脂同時達到交換終點而同時再生）裝入混合柱而成，實際上它組合成了水中的H+和OH-立即生成電離度很小的水分子（H2O）,幾乎不存在陽床或陰床交換時產生的逆交換現象，故可以使交換反應進行得十分徹底，因而混合床的出水水質優於陽、陰床串聯組成的復床所能達到的水質，能製取純度相當高的成品水。

B. 鈉離子交換器中鈣鎂離子如何與鈉性樹脂產生交換

鈉離子交換軟化處理抄的原理是將原水通過鈉型陽離子交換樹脂，使水中的硬度成分ca2+、mg2+與樹脂中的na+相交換，從而吸附水中的ca2+、mg2+，使水得到軟化。如以rna代表鈉型樹脂，其交換過程如下：
2rna
+
ca2+
=r2ca
+
2na+
2rna
+
mg2+
=r2mg
+
2na+
即水通過鈉離子交換器後，水中的ca+、mg+被置換成na+。
當鈉離子交換樹脂失效之後，為恢復其交換能力，就要進行再生處理。再生劑為價廉貨廣的食鹽溶液。再生過程反應如下：
r2ca
+
2nacl
=2rna
+
cacl2
r2mg
+
2nacl
=2rna
+
mgcl2

C. 離子交換柱的工作原理

離子交換柱的工作原理：
採用離子交換方法，可以把水中呈離子態的陽、陰離子去除。
以氯化鈉（NaCl）代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應可以用下列方程式表達：
1、陽離子交換樹脂：R—H+Na+→R-Na+H+
2、陰離子交換樹脂：R—OH+CL-→R-CL+OH+
陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成：
RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O
由此可看出，水中的Nacl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物只有H2O，故達到了去除水中鹽的作用。
離子交換柱（ion exchange column）是用來進行離子交換反應的柱狀壓力容器。充填有離子交換樹脂的細長管柱。可由玻璃、不銹鋼、有機玻璃等不被所用的流動相腐蝕的材料製成。離子交換柱（混床）的分類：混床按再生方式分可分為體內再生混床、體外再生混床、陰樹脂外移再生混床三種。
離子交換柱的分類：
混床按再生方式分可分為體內再生混床、體外再生混床、陰樹脂外移再生混床三種。
1、體外再生混床適合小流量、對環保有嚴格要求的企業。但由於體外再生式混床配套設備多，操作復雜，現在已很少使用。
2、體內再生混床和陰樹脂外移再生混床適合大流量，有專門的水處理操作人員及廢水處理的場合。體內再生混床在運行及整個再生過程均在混床內進行，再生時樹脂不移出設備以外，且陽、陰樹脂同時再生，因此所需附屬設備少，操作簡便。
3、陰樹脂外移再生混床：陰樹脂外移再生式混合床及其配套的陰樹脂再生柱基本構造與小型逆流再生固定床大致相同，陰樹脂再生柱厚度較混合床小，所需的膨脹高度為樹脂層高度的50%～60%，故再生柱可較低，但一般為統一起見做成與混合床相同。

D. 鈉離子交換器的調試標准流程

當樹脂在10%的食鹽溶液浸泡18-20小時充分膨脹後，方可進行設備通水。 第一步專：先關屬閉進出水閥，打開旁通閥，將管道內的雜質沖洗干凈，然後關閉旁通閥。 第二步：確認軟水器電氣參數與電源一致（注意：SE型再生控制器輸入電壓為交流12V/50Hz，所以應選用輸入交流220V/50Hz，輸出交流12V/50Hz的變 壓器），然後接通電源。手動啟動再生控制器，將控制閥調整至反洗狀態，緩慢地打開進水閥門至 1/4 開啟處，此時可以聽到空氣從排水管排出的聲音，待 空氣排凈後，全部開啟進水閥，將樹脂內的一些雜質沖洗干凈，直至排水管排出澄清水為止。 第三步：將控制閥調整至正洗位置，直至出水合格為止。 第四步：將控制閥調整至鹽箱注水位置，向鹽箱內注入設計用水量，然後加入固體顆粒食鹽，即可進行運行調試。

E. 全自動鈉離子交換器的工作原理

當樹脂來吸收一定量的鈣、源鎂離子之後，就必須進行再生。再生過程就是用鹽箱中的食鹽水沖洗樹脂層，把樹脂上的硬度離子再置換出來，隨再生廢液排出罐外，樹脂就又恢復了軟化交換的能力。
軟水器由樹脂罐（主罐和付罐）、水力控制閥和鹽箱三個主要部分組成。其基本原理是：水力控制閥內的兩個渦輪在水流的推動下，分別帶動兩組齒輪，巧妙地根據累積流量的變化地，驅動不同通道的閥門開閉，自動完成軟水器的運行、再生、清洗、排污以及鹽箱補水的循環過程，並在兩罐之間自動切換，一用一備，確保不間斷地供應軟水。

F. 鈉離子交換器工作原理

工作復原理：
全自動浮動床制鈉離子交換器，依託專利技術——平面密封集成多路閥的先進技術，用轉動對位方式實現液相的切換，控制原水、軟化水、鹽液和廢水在系統內的流量和流向，自動完成交換器周期循環軟化過程的全自動。
總之，鈉離子交換器是用於降低水中的硬度，生水由上而下通過交換器進行軟化，水中含有的鎂、鈣、陽離子與水交換劑的鈉離子互相交換；生水被軟化成為極少的鈣、鎂、鹽類的水，也就是軟水。其剩餘硬度不超過0.03毫克／升。

G. 離子交換器怎麼操作

離子交換器的操作步驟：
（1） 運行操作：運行時，由交換器底部進水，頂部出水。需開啟出 水閥門和進水閥門。 （2） 落床操作：當樹脂失效時（化驗出水水質不合格時），進行落床 操作。為了避免亂層，採用排水落床方式。需開啟空氣閥門和正洗排放閥門，快速的把水放完後關閉兩個閥門。
（3） 再生操作：再生時，從交換器頂部進再生液，流速要慢，再生 時間為40—50分鍾。先打開再生進鹽門和正洗排放門，再檢查再生泵上的閥門為開啟狀態，然後啟動再生泵的電源開關，啟動「開」的按鈕，直到再生液進完，啟動「停」的按鈕，最後關閉再生進鹽閥門和正洗排放閥門。
（4） 浸泡操作：即讓再生液浸泡在交換器內，時間大約為50—60 分鍾。若急需用水，此操作步驟可省略。
（5） 置換及正洗操作：置換時需開啟正洗進水閥門和正洗排放閥門， 廢液排放的流速要慢，控制流速4—5m/h。置換時間大約為30—40分鍾。正洗時仍開啟正洗進水閥門和正洗排放閥門。正洗時流速要快，時間大約為10—20分鍾。此時需從排放口取水樣，化驗水樣的硬度，當水樣的硬度≤0.08mmol/L停止正洗，關閉所有閥門。
（6） 啟床及清洗操作：啟動離子交換器時要迅速進水，進行托床， 流速為30—50m/h，在2—3分鍾內就成床，此時進行清洗，出水排放，清洗至水樣透明，化驗水質合格後，方可投入運行，需先開啟進水閥門和反洗排放閥門，合格後開出水閥門，關閉反洗排放閥門，進行正常運行。

H. 無頂壓逆流再生鈉離子交換器的工作原理

在鈉離子交換器內裝有一定高度的鈉離子交換樹脂作為交換劑 。生水自上版而下地通過交換劑層，權交換劑上的鈉離子置換了生水中的鈣、鎂離子、使水得到了軟化。
Ca2++2NaR → CaR+2Na+
Mg2++2NaR → MgR+2Na+
交換劑上的鈉離子逐漸被鈣、鎂離子所取代，當使用一段時間以後，就會泄漏出鈣、鎂離子,在出水的硬度達到所規定的數值時，即停止運行,進行再生。再生時將5～8% 的鹽水由下向上地通過交換劑層。鹽液中的鈉離子又置換出交換劑上的鈣、鎂離子，使交換劑得到再生，恢復其交換能力。反應如下：
CaR+2Na+→ Ca2++2NaR
MgR+2Na+→ Mg2++2NaR

I. 離子交換的基本原理和裝置運行方式

離子交換的基本原理和裝置運行方式

藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬於傳質分離過程的單元操作。離子交換是可逆的等當量交換反應。下面一起來了解一下離子交換的基本原理和裝置運行方式：

1.1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。

1.2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。

J. 離交柱的工作原理

離子交換柱的原理：採用離子交換方法，可以把水中呈離子態的陽、陰離子去除，以氯化鈉（NaCl）代表水中無機鹽類。

水質除鹽的基本反應可以用下列方程式表達：

1、陽離子交換樹脂：R—H+Na+→R-Na+H+

2、陰離子交換樹脂：R—OH+CL-→R-CL+OH+

陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成：RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O，由此可看出，水中的Nacl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物只有H2O，故達到了去除水中鹽的作用。

概念

離子交換柱是指用來進行離子交換反應的柱狀壓力容器，是管柱法離子交換的交換設備。採用圓筒形交換柱，溶液從柱的一端通入，與柱內呈密實狀態的固定離子交換樹脂層或流動狀態離子交換樹脂床充分接觸，進行離子交換。

若交換後的溶液已達到預定要求，或離子交換樹脂已呈「飽和狀態」，就從生產線上切斷柱交換，在同一柱中或其他柱內用解吸液解吸，離子交換樹脂再生後用於下次交換。

以上內容參考：網路-離子交換柱