离子交换树脂混床结构

㈠ 离子交换的基本原理和装置运行方式

离子交换的基本原理和装置运行方式

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。下面一起来了解一下离子交换的基本原理和装置运行方式：

1.1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。

1.2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。

㈡ 混床啥意思 阴床 和 阳床各自的区别 树脂在其中的作用是什么

阴床----阴离子交换器。其中填充的是阴离子交换树脂。阴离子交换树脂的作用专是用树脂中的氢氧根离属子交换水中其它的阴离子。
阳床----阳离子交换器。其中填充的是阳离子交换树脂。阳离子交换树脂的作用是用树脂中的氢离子交换水中其它的阳离子。
混床----混合离子交换器。其中填充了阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。

㈢ 阴阳离子交换器(混床)是什么东西

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。运行前，先把它们分别再生生成OH 型和H 型，然后混合均匀。所以混床可以看作由许许多多阴阳树脂交错排列而组成的多级式复床。
所以混床中有两种树脂分别为阴离子交换树脂，阳离子交换树脂。

㈣ 混床树脂是简单的阴阳树脂混合吗

不是。

混床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。

(4)离子交换树脂混床结构扩展阅读：

树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物，如酚醛树脂、聚氯乙烯树脂等，其中合成树脂是塑料的主要成分。

合成树脂由人工合成的一类高分子聚合物。合成树脂最重要的应用是制造塑料。为便于加工和改善性能，常添加助剂，有时也直接用于加工成形，故常是塑料的同义语。合成树脂还是制造合成纤维、涂料、胶粘剂、绝缘材料等的基础原料。合成树脂种类繁多，其中聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）和ABS树脂为五大通用树脂，是应用最为广泛的合成树脂材料。

㈤ 离子交换树脂分层

首先混床树脂之所以能制备出比阳、阴单床更高的水质，是因为阳、阴床是一级除盐系统，而混床设备中的阳阴树脂充分混合后，相当于无数级的一级除盐，从而能制备出二级除盐水，即电导率＜0.2us/cm的纯水。
另外，关于你说的混合好的阳阴树脂自然分开，要分树脂混合后自然沉降时分层，还是运行过程中分层。后面我会附上混床再生操作的使用方法，请一一对照甄别解决。如果混床设备的阳阴树脂分层，虽不会影响树脂本身的交换能力，但肯定会影响周期制水量和产水水质，因为分层后的阳阴树脂就变成了阳阴床的一级系统，所以产水水质会变差，从而影响整个周期实际制水总量。
一、树脂装柱
1、在树脂装填前，先检查交换柱的底部，顶部和中部布水器，交换柱内衬和支撑层等是否损坏无效，各设备是否完好，交换柱中是否有焊头、螺帽等铁渣；同时检查水帽是否拧紧，并试水压，没有滴漏现象存在，如有故障应排除后再装柱。
2、彻底清扫和清洗离子交换器，和水力装卸器等，各流通部位要求不跑漏树脂，交换器水压试验合格，并测定正常流量下设备的压差，为测定树脂压差作准备。
3、在树脂装填过程中，还应避免包装袋、内袋、绳子及泥沙等杂物带入交换柱中。
4、树脂的装柱体积应充分考虑转型膨胀引起的体积变化。
5、用水注入交换柱一半高度，以免树脂直接冲击交换器底部装置和垫层。加入阳离子交换树脂，反洗将阳树脂托平，阳树脂装填高度至中排管中心位置下面的3-5cm处，防止由于阳树脂再生转型后膨胀，导致实际高度超过中排。
6、加入清水至中排管上约1米处，逐渐加入阴离子交换树脂至规定高度。
二、树脂清洗
1、树脂装填好后，从上向下用清水进行正洗，流速为20-30m/h，直至下排出水澄清无杂质。
2、通常正洗时间约30分钟。
三、混床树脂预处理
先通入两倍树脂体积的约4%浓度的HCl溶液（再生液需用纯水稀释配置），用后一倍体积的HCl溶液浸泡树脂4-8小时，然后用纯水（或清水）以3-5m/h洗至PH为6左右。再通入2倍树脂体积的4％浓度的NaOH溶液（再生液需用纯水稀释配置），用后一倍体积的NaOH溶液浸泡树脂4-8小时。碱液浸泡后，树脂不经清洗，直接进行大反洗，反洗开始时，流速宜小，待树脂松动后，逐渐加大反洗流速，使整个树脂层的膨胀率在50-70%，维持10min左右，观察分层是否清楚。
1、 再生
在反洗分层后，放水到树脂表面上约100mm处，开再生泵及中排，通过视镜，调整液面进水平衡后，开始进碱液和酸液，使之分别经阳阴树脂层后，由中排管同时排出。若酸液进完后，碱液还未进完，下部仍以同样的流速通清洗水，以防碱液串入下部而污染已再生好的阳树脂。
然后，上下再同时以同样流速通过清洗水，直至中排出水的电导率小于10μs/cm，Na+小于100ppb。之后，降低下部进水流速，同时清洗，至中排出水电导率小于10μs/cm，Na+小于100ppb。反之，提高下部进水流速 ，降低上部进水流速，同时清洗，到中排出水电导率小于10μs/cm，Na+小于100ppb。
最后，小正洗，再大正洗，直至电导率小于10μs/cm以下为止。在正洗过程中，有时为了提高正洗效果，可进行一次2-3min的短时间反洗，以消除死角残液。
2、 阴、阴树脂的混合
混合前，应把交换器中的水液面，下降到树脂表面上250-400mm处，压缩空气的压力一般采用0.1-0.15MPa，流量为2.0-3.0m3/(m2.s)混合时间，一般为0.5-1.0min，时间过长易磨损树脂，为防止树脂在沉降过程中又重新分离，而影响树脂的混合程度，除了必须通入适当的压缩空气外，仍需有足够大的排水速度，迫使树脂迅速降落，避免树脂重新分离。
3、 正洗
混合后的树脂层，还要用除盐水以20-30m/h的流速进行正洗，直至出水合格后（SiO2含量低于10-20μg/l，电导率低于0.2μs/cm ），方可投入运行。

㈥ 混合离子交换器的工作原理是什么

阳、阴两种离子交换树脂，互相充分地混合在一个离子交换器内，同时进行阳、阴离子交换的设备。简称混床。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选择。混床也分为体内同步再生式混床和体外再生式混床。同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行，再生时树脂不移出设备以外，且阳、阴树脂同时再生，因此所需附属设备少，操作简便。混合床离子交换法，就是把阴、阳离子交换树脂放置在同一个交换器中，在运行前将它们均匀混合，所以可看着是由无数阴、阳交换树脂交错排列的多级式复床，水中所含盐类的阴、阳离子通过该项交换器，则被树脂交换，而得到高度纯水。在混合床中，由于阴、阳树脂是相互混匀的，所以其阴、阳离子交换反应几乎同时进行，或者说，水的阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行的，经H型交换所产生的H+和经过OH型交换所产生的OH-都不能积累起来，基本上消除反离子的影响，交换进行得比较彻底。由于进入混合床的初级纯水质较好，交换器的负载较轻，树脂的交换能力很长时间才被子耗竭。本混合床采用体内再生法，再生时首先利用两种树脂的比重不同，用反洗使用权阴、阳离子交换树脂完全分离，阳树脂沉积在下，阴树脂浮在上面，然后阳树脂用盐酸（或硫酸）再生，阴树脂用烧碱再生。

㈦ 制作混合床离子交换树脂柱时在操作上要注意哪些问题

在混床树脂使用的过程中，阳树脂会释放出H+离子，而阴树脂释放出OH-离子，这两内种容两种会结合成为水，阳树脂失去一些阳离子之后，会呈负电性，而阴树脂失去阴离子，呈正电性，这两种树脂就会相互吸引，导致两种树脂成为团状物，并且不易分离，而且一些碎树脂末和悬浮物也会增加树脂的“抱团”作用，这就是树脂出现“抱团”的原因，树脂如果被油脂污染也会造成树脂的“抱团”现象。

应该如何解决？

1.当混床树脂出现“抱团”的现象时，就会导致树脂再生时不能很好的分层，所以一般在树脂分层时，会加入一定量的电解质，比如碱等物质，阳树脂就会与阳离子结合成为中性，而阴树脂则会与阴离子结合，也呈中性，“抱团”的树脂也会随之分离，所以一般混床树脂在分层时都会使用一定的碱，能够有效的改善阴、阳树脂的分层效果。

2.被油脂污染的树脂，可以使用非离子型表面活性剂为主的碱性清洗剂进行处理，对树脂进行清洗，能够有效的去除树脂上的油脂。

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㈧ 离子交换柱的工作原理是什么

离子复交换柱的原理制

采用离子交换方法，可以把水中呈离子态的阳、阴离子去除，以氯化钠（NaCl）代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达：

1、阳离子交换树脂：R—H+Na+→R-Na+H+

2、阴离子交换树脂：R—OH+CL-→R-CL+OH+

阳、阴离子交换树脂总的反应式即可写成：

RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O

由此可看出，水中的Nacl已分别被树脂上的H+和OH-所取代，而反应生成物只有H2O，故达到了去除水中盐的作用。

3、混合离子交换柱（混床）：混床是装阳、阴树脂按一定比例（一般为1:2,以便阳、阴树脂同时达到交换终点而同时再生）装入混合柱而成，实际上它组合成了水中的H+和OH-立即生成电离度很小的水分子（H2O）,几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象，故可以使交换反应进行得十分彻底，因而混合床的出水水质优于阳、阴床串联组成的复床所能达到的水质，能制取纯度相当高的成品水。

㈨ 阴阳离子交换器(混床)的设备特点是

辽京制造离子交换器组成分类
软化器即为钠离子交换器，主要用于锅炉、热电站、化工、轻工、纺织、医药、生物、电子、原子能及纯水处理的前道处理。
混床是将阴阳离子交换树脂按一定混合比例装填在同一个离子交换器内，由于混合离子交换后进入水中的H离子与OH离子立即生成电离度很低的水分子，可以使交换反应进行得十分彻底。混床一般设置于一级复床之后，对水质的进一步纯化处理。当水质要求不高时，也可以单独使用。
阴阳床
阴阳离子交换床也就是复床，它是由阳、阴离子交换器串联使用，达到水的除盐的目的。
混合床
混床是把阴阳离子交换树脂按一定混合比例装填在同一个离子交换器内，因为混合离子交换后进入水中的H离子与OH离子立即生成电离度很低的水分子，能使交换反应进行得十分彻底。混床一般设置一级复床之后，对水质进一步纯化处理。当水质要求不高的时候，也可以单独使用。
钠离子交换器
钠离子交换器即软化器是用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水的离子交换器。组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。
有机玻璃
有机玻璃离子交换装置耐腐蚀、无色透明、适用于食品、医药、制糖及电子工业小规模纯水制备。碳钢衬胶离子交换装置具有制水量大、强度高、成本低等特点，适用于大型锅炉软化水及大规模纯水制备。
纯净水是普通水经过电渗析，使水中原有的矿物质含量极大的降低，同时消毒灭菌，这样的水就成为了“纯净水”。

㈩ 电厂化学水混床内部什么结构，工作原理是什么

进碱装置：体内再生混床的进碱装置宜单独设置，要求形式与阳、阴交换床相同。设备容易结垢，杀菌灭藻剂是专门针对菌藻而配的药剂，能迅速杀菌灭藻。

体外再生混床的进碱装置可以从上部进水装置进入。

进酸装置：进酸装置无论是体内再生式混床和体外再生式混床，一般都采用从底部排水装置进入的方式，不宜从中间排水装置进入。因为从再生工艺上讲，从中排进酸，上部阴树脂的清洗存在问题。