离子交换水处理的优缺点

A. 反渗透分离法和离子交换分离法各有什么优缺点

反渗透优点复：过滤精度高，可去除制大於0.0001微米的离子，通过半透膜的作用，简单的说就是，通过反渗透膜後，只允许水通过，其他的盐离子，微生物等等统统被截留。得到的水质较好。基本上不需要使用什么化料（可能有些需要添加阻垢剂或做清洗），纯物理法过滤，缺点就是能耗高，设备一次性投资大，使用若干年後换膜的费用也是一笔大支出。
离子交换的优点是可以选择性除去阳离子或阴离子，或者选择同时除去阳离子和阴离子，设备投资小。更换树脂的费用也稍低，缺点就是需要经常做树脂的再生，化料使用量大，同时带来再生废水的处理问题

B. 离子交换树脂在水处理方面有哪些优势

离子交换树脂在水处理应用中的优点：

1、工业超纯水处理工艺，是目前工业用超回纯水的制答备上应用最多的一种工艺之一。

2、食品工业离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。

3、制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。

4、合成化学和石油化学工业在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。

5、电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。

6、湿法冶金及其他离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

C. 离子交换法与反渗透法各有什么特点

反渗透（RO）和离子交换（IE）的比较，反渗透与离子交换优缺点，由于水处理设备的工艺是根据不同的原水水质和出水要求而设计的，针对不同的原水水质特点而设计水处理方案才是最经济有效的方案，同时也是出水水质长期稳定达到要求的保证。除盐处理工艺的要求是多样的，用户对不同技术的看法也是不同。例如有些用户希望用反渗透技术，而有些用户则希望用更传统的技术如离子交换，另外有些用户则以低投资为主要考虑因素。

社会效益：反渗透是当今最先进的除盐技术，利用反渗透对水进行除盐，除盐率在97％以上。该工艺工作量轻，维护量极小，反渗透实行自动操作，人员配置较少，操作管理方便。

离子交换是七十年代以来普遍采用的除盐工艺，它是靠离子交换化学交换来完成对水进行除盐。该工艺操作量较多名维护量较大，人员配置较多，从目前锅炉除盐水工艺系统应用来看，离子交换逐渐被反渗透工艺所取代。反渗透是以电能为动力，无需酸碱再生，若离子交换的工作周期为1天，那么采用反渗透脱除原水97%的盐分，在用离子交换来担负3%的盐分，将使离子交换的工作周期延至长30天以上，极大程度减少酸碱再生废液的排放量，降低了对环境的影响，大大减轻了酸碱排放废水的处理负担。离子交换除盐化学交换，需要酸碱再生，其再生频率大，酸碱用量大，对周围的水和大气环境均有较大程度的影响。

D. 环保工程师知识点：离子交换

2017环保工程师知识点：离子交换

离子交换法在水的软化和除盐中早已获得广泛的应用，目前已应用在回收和处理工业废水中的有毒物质方面。下面我为大家准备了离子交换的相关知识，欢迎阅读。

1离子交换的基本原理

水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。其中离子交换树脂应用广泛，种类多，而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。 离子交换树脂按结构特征，分为：凝胶型、大孔型和等孔型; 按树脂母体种类，分为：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;按其交换基团性质，分为：强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。

⑴离子交换树脂的构造

是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成两部 分：固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成所谓固定离子，活动部分，能在一定范围内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子。

⑵基本性能

①外观

呈透明或半透明球形，颜色有乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色等，

②交联度

指交联剂占树脂原料总重量的百分数。对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响，一般水处理 中树脂的交联度为7%～10%。

③含水率

指每克湿树脂所含水分的百分率，一般为50%，交联度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶胀性

指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。一般来说，交联度越小，活性基团越容易电离，可交换离子的水合离子半径越大，则溶胀度越大;树脂周围溶液电解质浓度越高，树脂溶胀率就越小。

在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期，减少再生次数，以延长树脂的使用寿命。

⑤密度

分为干真密度、湿真密度和湿视密度

⑥交换容量

是树脂最重要的性能，是设计离子交换过程装置时所必须的数据，定量地表示树脂交换能力的大小。分为全交换容量和工作交换容 量。

⑦有效PH范围

由于树脂的交换基团分为强酸强碱和弱酸弱碱，所以水的PH值对其电离会产生影响，影响其工作交换容量。弱碱只能在酸性溶液中以及弱酸在碱性溶液中有较高的交换能力。

⑧选择性

即离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能。除与树脂类型有关外，还与水中湿度和离子浓度有关。

⑨离子交换平衡

离子交换反应是可逆反应，服从质量作用定律和当量定律。经过一定时间，离子交换体系中固态的树脂相和溶液相之间的离子交换反应达到平衡，其平衡常数也称为离子交换选择系数。降低反应生成物的浓度有利于交换反应的进行。

⑩离子交换速率

主要受离子交换过程中离子扩散过程的影响。

其他性能：如溶解性、机械强度和耐冷热性等。离子交换树脂理论上不溶于水，机械强度用年损耗百分数表示，一般要求小于3%～ 7%/年。另外，温度对树脂机械强度和交换能力有影响。温度低则树脂的机械强度下降，阳离子比阴离子耐热性能好，盐型比酸碱型耐热 好。

⑶树脂层离子交换过程

以离子交换柱中装填钠型树脂，从上而下通以含有一定浓度钙离子的硬水为例，以交换柱的深度为横坐标，以树脂的饱和度为纵坐标，可绘得某一时刻的饱和度曲线。就整个交换过程而言，树脂层的变化可分为三个阶段。

2离子交换装置运行方式

离子交换装置按运行方式不同，分为固定床和连续床

⑴固定床的构造与压力滤罐相似，是离子交换装置中最基本的也是最常用的一种型式，其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行，根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的位置的不同，可分为单层床、双层床和混合床。单层床是在离子交换器中只装填一种树脂，如果装填的是阳树脂，称为阳床;如果装填的是阴树脂，称为阴床。双层床是离子交换器内按比例装填强、弱两种同性树脂，由于强、弱两种树脂密度的不同，密度小的弱型树脂在上，密度大的强型树脂在下，在交换器内形成上下两层。

混合床则是在交换器内均匀混杂的装填阴、阳两种树脂，由于阴、阳树脂混杂，因此原水流经树脂层时，阴、阳两种离子同时被树 脂所吸附，其产物氢离子和氢氧根离子又因反应生成水而得以降低，有利于交换反应进行的'彻底，使得出水水质大大提高。但其缺点是 再生的阴、阳树脂很难彻底分层。于是又发明了三层混床新技术，保证在反洗时将阴、阳树脂分隔开来。 根据固定床原水与再生液的流动方向，又分为两种形式，原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离子交换器的，称为顺流再生 固定床，原水与再生液流向相反的，称为逆流再生固定床。顺流再生固定床的构造简单，运行方便，但存在几个缺点：在通常生产条件下，即使再生剂单位耗量二至三倍于理论值，再生效果 也不太理想;树脂层上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期间，原水中被去除的离子首先被上层树脂所吸附，置换出来的反离子 随水流流经底层时，与未再生好的树脂起逆交换反应，上一周期再生时未被洗脱出来的被去除的离子，作为泄漏离子出现在本周期的出水中，所以出水剩余被去除的离子较大;而到了了工作后期，由于树脂层下半部原先再生不好，交换能力低，难以吸附原水中所有被去除的离子，出水提前超出规定，导致交换器过早地失效，降低了工作效率。因此，顺流再生固定床只选用于设备出水较小，原水被去除的离子和含盐量较低的场合。逆流再固定床的再生有两种操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以弥补顺流再生的缺点，而且出水质量显著提高，原水水质适用范围扩大，对于硬度较高的水，仍能保证出水水质，所以目前采用该法较多。总起来说，固定床有出水水质好等优点，但固定床离子交换器存在三个缺点：一是树脂交换容量利用率低，二是在同设备中进行产水和再生工序，生产不连续，三是树脂中的树脂交换能力使用不均匀，上层的饱和程度高，下层的低。为克服固定床的缺点，开发出了连续式离子交换设备，即连续床。

⑵连续床又分为移动床和流动床

移动床的特点是树脂颗粒不是固定在交换器内，而是处于一种连续的循环运动过程中，树脂用量可减少三分之一至二分之一，设备单位容积的处理水量还可得到提高，如双塔移动床系统和三塔移动床系统。 流动床是运行完全连续的离子交换系统，但其操作管理复杂，废水处理中较少应用。

3离子交换工艺的设计

⑴进水预处理

废水成分复杂，应进行预处理，目的是保障反应器中离子交换树脂交换容量充分得以发挥，并有效延长使用寿命。预处理的对象包括进水的水温、PH值、悬浮物、油类、有机物、引起树脂中毒的高价离子和氧化剂等。

⑵树脂的选用

选择树脂时应考虑交换容量、进水水质和离子交换器的运行方式等，选择合适的树脂。

例如考虑进水水质时，对于只需去除进水中吸附交换能力较强的阳离子，可选用弱酸型树脂，若需去除的阳离子的吸附交换能力较弱，只能选用强酸型阳离子树脂。考虑离子交换器的运行方式时，移动床和流动床要选用耐磨、高机械强度的树脂。对于混床，要选用湿真密度相差较大的阴、阳树脂。另外，不同树脂的交换容量有差异，而同一种树脂的交换容量还受所处理废水的悬浮物、油类、高价金属离子等影响。

⑶掌握工艺设计参数

4离子交换法在水处理中的应用

离子交换法目前废水处理中得到了广泛应用，例如

⑴用于含铬废水的处理

对于废水，经预处理后，可用阳树脂去除三价铬和其他阳离子，用阳树脂去除六价铬，并可回收铬酸，实现废水在生产中的循环使 用。

⑵含锌废水的处理

化纤厂纺丝车间的酸性废水主要含有硫酸锌、硫酸和硫酸钠等，用钠离子型阳树脂交换其中的锌离子，用芒硝再生失效的树脂，即可得到硫酸锌的浓缩液。

⑶电镀含氰废水的处理

阴树脂对络合氰(即氰与金属离子的络合物)的结合力大，所以利用阴离子交换树脂能消除氰化物以及重金属离子的污染，并将其回收利用。

⑷有机废水的处理

如洗涤烟草的过程中产生的含有烟碱的废水，可以用阳树脂回收后作为杀虫剂。

⑸用于水的软化处理

例如利用钠离子交换软化法可以去除水中的硬度。

⑹水的除盐

分复床除盐和混合床除盐等系统。

复床是指阳、离子交换器串联使用，常用的系统有强酸-脱气-强碱系统，强酸-弱碱-脱气系统以及强酸-脱气-弱碱-强碱系统等。 混合床除盐具有水质稳定、间断运行影响小、失效终点分明等特点。

;

E. 水处理用离子交换树脂有什么作用

作用是吸附水中的各种阴阳离子，以达到净化的目的。

离子交换树脂在干燥回的情况下内部没有毛细孔。答它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通过分子间的范德华引力产生分子吸附作用。

离子交换树脂能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质，扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质，例如化工厂废水中的酚类物。

(5)离子交换水处理的优缺点扩展阅读

离子交换树脂在应用中的优点：

1、工业超纯水处理工艺，是目前工业用超纯水的制备上应用最多的一种工艺之一。

2、食品工业离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。

3、制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。

4、合成化学和石油化学工业在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。

5、电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。

6、湿法冶金及其他离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

F. 离子交换水处理的装置有多少分类

离子交换水处理的装置主要有固定床和连续床两大类。固定床中又有单级、多级、复合、混合、双层和双流等类型。连续床中又分为移动床和流动床两种类型。
固定床是离子交换处理中最简单的软化水的方法。该方法在水处理运行中的几个基本过程（交换、反洗、再生、清洗）间歇反复地在同一装置中进行，而离子交换树脂本身不移动和流动。具有操作简单，所需设备少，水质稳定等优点。
单床是固定床中最简单的一种方式。常用的钠型阳离子交换器即属这一方式。
多床是用同一种离子交换剂，两个或两个以上的单床串联使用的方式。当单床处理水质达不到要求时可采用多床。
复床是将两种不同的离子交换剂的交换器串联使用，用于水的除盐。
混合床是将阴阳离子交换树脂置于同一柱内，相当于多级阴阳离子柱串联起来。处理水质量较高。
双层床是在一个交换柱中装有两种树脂 （弱酸与强酸、弱碱与强碱型），上下分层不混合。
双流床主要用于处理凝结水，可提高水质。
固定床离子交换的缺点是，树脂用量多而利用率低，运行不连续。为提高树脂利用率及管理自动化，二十世纪六十年代出现了连续式离子交换装置。可分移动床式和流动床式。
所谓移动床是指将交换剂装于交换塔中，原水从下部进入塔内，软水从塔上部流出。这样自下而上的流动，交换一定时间（一般为45～60分钟）后停止交换，而将交换塔中一定容量的失效交换剂送至再生塔中还原。同时从清洗塔向交换塔上部补充相同容积的已还原清洗的交换剂，约10分钟后，交换塔又开始工作。因交换塔上部始终有刚加入的新交换层，故出水水质稳定。交换剂及还原液的利用率都比固定床高。其缺点是交换剂磨损较大，耗电量较多。
所谓流动床是完全连续工作的，它在进行交换的同时不断从交换塔内向外输送失效的离子交换剂，并且不断向交换塔内输送再生后的交换剂。流动床的优点是出水质量高，并且比较稳定；设备简单，操作方便；需交换剂量少。只是在新设备投入运行时，需要一定时间进行调整。

G. 800t除盐水采用反渗透方法和采用离子交换器法的优劣

1.反渗透成本比离子交换要高
2.反渗透设备运行高效便捷，根据水质不同RO膜可以版使用权1-3年费用还好，，离子交换需要再生，需要强酸强碱费用较高，操作复杂。
3.反渗透机器排出的废水无污染，离子交换产生的酸碱废水对环境有污染，需要再次处理才能达标排放，无疑又增加陈本。
4.反渗透出水可以直接饮用，去离子水为工业用水
5.反渗透设备占地面积小，离子交换占地面积大。

H. 超纯水处理设备的优缺点

1、第一种采用离子交换树脂其优点在于初投资少，占用的地方少，但缺点就是需内要经常进行容离子再生，耗费大量酸碱，而且对环境有一定的破坏。
2、第二种采用反渗透作为预处理再配上离子交换设备，其特点为初投次比采用离子交换树脂方式要高，但离子设备再生周期相对要长，耗费的酸碱比单纯采用离子树脂的方式要少很多。但对环境还是有一定的破坏性。
3、第三种采用反渗透作预处理再配上电去离子（EDI）装置，这是目前制取超纯水最经济，最环保用来制取超纯水的工艺，不需要用酸碱进行再生便可连续制取超纯水，对环境没什么破坏性。其缺点在于初投资相对以上两种方式过于昂贵。