纯水中混合离子交换器原理

Ⅰ 超纯水器制备超纯水的原理是什么

高纯水制取设备属于超纯水，化学意义上纯水，理论电导率为18.3ΜΩ·cm.，高纯水有的称为超纯水。传统的纯水方法不能制备出超纯水，化学意义上纯水(液态的H2O)的理论电导率为18.3ΜΩ·cm.人们生产的纯水是达不道理论值的，但18ΜΩ·cm似乎是可以达到的，对于这种水，大型纯水设备有的称为高纯水有的称为超纯水，目前还没有系统的定义，也没有划分等级界限。从商业观点看叫超纯水似乎比高纯水更好听一些。笔者以为还是看电导率指标更准确一些。现在制备超纯水的方法是将各种纯化水的新技术科学地结合起来，不仅能生产超纯水。而且变得非常容易。目前市售的超纯水器就是一个成功的例子。自来水进去超纯水出来，非常方便。而且使用寿命也越来越长。

超纯水器制备超纯水的原理和步骤大体如下:

1.原水:可用自来水或普通蒸馏水或普通去离子水作原水。

2.机械过滤:通过砂芯滤板和纤维柱滤除机械杂质，如铁锈和其他悬浮物等。

3.活性炭过滤:活性炭是广谱吸附剂，可吸附气体成分，如水中的余氯等;吸附细菌和某些过渡金属等。氯气能损害反渗透膜，因此应力求除尽。

4.反渗透膜过滤:可滤除95%以上的电解质和大分子化合物，包括胶体微粒和病毒等。由于绝大多数离子的去除，使离子交换柱的使用寿命大大延长。

5.紫外线消解:借助于短波(180nm-254nm)紫外线照射分解水中的不易被活性炭吸附的小有机化合物，如甲醇、乙醇等，使其转变成CO2和水，以降低TOC的指标。

6.离子交换单元:已知混合离子交换床是除去水中离子的决定性手段。借助于多级混床获得超纯水也并不困难。但水的TOC指标主要来自树脂床。因此，高质量的离子交换树脂就成为成败的关键。所谓高质量的树脂，就是化学稳定性特别好，不分解，不含低聚物、单体和添加剂等的树脂。所谓"核工业级树脂"大概就属于这一类树脂。对树脂的要求是质量越高越好。可惜国内很少有人在这方面下工夫。满足于生产大路货。

7.0.2μm滤膜过滤，以除去水中的颗粒物到每毫升1个(小于0.2μm的).经过上述各步骤处理后生产出来的水就是超纯水了。应能满足各种仪器分析，高纯分析，衡量。

Ⅱ 离子交换器的工作原理

工作原理就是离子的交换。
运行时：阳树脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
阴树脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+为金属离子，X-为阴离子。
再生过程为其逆过程。
离子交换器的失效控制
离子交换除盐水处理最简单的流程为 阳床-阴床 组成的一级复床除盐系统。有的一级复床除盐系统采用单元制，即每套一级复床除盐系统包括 阳床、（除碳器）、阴床各一台，在离子交换除盐运行过程中，无论是阳床还是阴床先失效，都是同时再生；还有的一级复床除盐系统采用母管制，即阳床与阳床或阴床与阴床是并联运行的，哪一台交换器失效就再生哪一台。
1 检测和控制原理
强酸性阳树脂对水中各种阳离子的吸附顺序为：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金属离子Na+被吸附的能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，H+.最后被其他阳离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的Na+；因此监督阳离子交换器失效是以漏钠为标准的；其反应方程为（A代表金属阳离子,R为树脂基团）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
强碱性阴树脂对水中各种阴离子的吸附顺序为：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，OH-.被其他阴离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的HSiO3-；因此监督阴离子交换器失效是以漏硅为标准的；其反应方程为（B代表酸根阴离子，R为树脂基团）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制点和控制方法
由于母管制系统包含了单元制系统,而且它具有能充分使用树脂、提高交换器的出水能力、降低酸碱消耗等优点，我们在研究中主要讨论以这种结构为基础的离子交换除盐水处理系统。
以成都生物制品研究所蛋白分离车间纯水站为例，该系统为母管制水处理系统，系统的结构为：砂滤-活性炭过滤-粗滤-阳床- 一阴-二阴-混床-精滤-纯水罐，系统产水能力为5 t/h，在系统的失效控制研究中，我们提出单元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系统的优点对系统进行失效控制。
（1）RO对各有机溶质的去除率大于NF膜。（2）不同有机溶质的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜对乙酸的吸光度去除率分别为95.34%、81.45%，而对苯胺的吸光度去除率则分别为61.50%、46.82%）。
3 出水水质
原水经一级复床除盐后，电导率（25℃）低于10μS/cm，水中硅含量低于100μg/L。

Ⅲ 离子交换法的原理

吸附（）
溶液中的离子与树脂上官能团发生反应，并结合到树脂上的过程。
淋洗（elution）
用一定浓度的淋洗剂将已吸附在离子交换树脂上的金属由树脂转移到水溶液中的过程，又称解吸。
转型（transformation）
将树脂从一种型式转变为其他离子型式的过程。
离子交换树脂（ion exchange resin）
一种带有官能团（有交换离子的活性基团）、具有网状结构与不溶性的高分子聚合物。通常是球形颗粒物。
饱和树脂（loadedresin）
在某一特定条件下，当吸附尾液中被吸附离子的浓度与进料液中浓度相等或达到动态平衡时的离子交换树脂。
离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换。常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序。软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。
离子交换树脂利用氢离子交换阳离子，而以氢氧根离子交换阴离子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同样的，以包含季铵盐的苯乙烯制成的阴离子交换树脂会以氢氧根离子交换碰到的各种阴离子(如Cl-)。从阳离子交换树脂释出的氢离子与从阴离子交换树脂释出的氢氧根离子相结合后生成纯水。
阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是哪一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子进行再生，交换附着在离子交换树脂上的杂质。

Ⅳ 离子交换色谱法的原理、装置及应用是什么

一、原理：离子抄交换色谱（ion exchange chromatography，IEC）以离子交换树脂作为固定相，树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时，组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。

二、装置：

1、分离柱：装有离子交换树脂，如阳离子交换树脂、阴离子交换树脂或螯合离子交换树脂。

2、抑制柱和柱后衍生作用：常用的检测器不仅能检测样品离子，而且也对移动相中的离子有响应，所以必须消除移动相离子的干扰。

3、检测器：分为通用型和专用型。通用型检测器对存在于检测池中的所有离子都有响应。离子色谱中最常用的电导检测器就是通用型的一种。

三、应用：

离子色谱主要用于测定各种离子的含量，特别适于测定水溶液中低浓度的阴离子，例如饮用水水质分析，高纯水的离子分析，矿泉水、雨水、各种废水和电厂水的分析，纸浆和漂白液的分析，食品分析，生物体液(尿和血等)中的离子测定，以及钢铁工业、环境保护等方面的应用。

Ⅳ 混合离子交换器的结构简述

一再生装置 阴离子交换树脂再生碱液在高于阴离子交换树脂面300毫米处母管进液(Φ400、500、600采用单母管进液，Φ800、2500采用双母管进液)，管上小孔布液，管外采用塑料窗纱60目尼龙网布包覆。 阳离子交换树脂再生酸性由底部排水装置的多孔板上排水帽进入。
二中排装置 中排装置设置在阴、阳树脂的分界面上，用于再生排泄酸、碱还原液和冲洗型，型式分为双母管或支母管式，管子小孔外包覆塑料窗纱及60目尼龙网各一层。
三排水装置 采用多孔板上装设PB2-500型叠片式排水帽,或宝塔式ABS型排水帽,多孔板材质按设备规格不同而异。（Φ400、500、600型采用硬聚氯乙烯多孔，Φ800、2500型采用钢衬胶多孔板）。
四进水、出水管径按管道内工质流速为1.5米/秒。
五树脂的反洗膨胀率： 由于阴离子交换树脂的反洗膨胀率各不相同，结合实际运行的经验，采用反洗膨胀率为100%，在阴阳树脂分界面处，树脂表面层及最大反洗膨胀高度处各设视镜一个，用以观察树脂表面以及反洗树脂的情况。
六树脂的输送： 树脂的输入和卸出均考虑采用水力输送，筒体上部设树脂输入口，在简体下部近多孔板处设树脂卸出口。

Ⅵ 超纯水机的工作原理

• 预处理系统去除源水颗粒物质、铁、锰、余氯、钙、镁离子及吸附有机物、异味等；

• 源水加强型净化装置(PP+AC+KDF+NIPHOS)，自动反冲洗自洁功能，无频繁更换；

• 美国原装陶氏RO反渗透膜脱盐率高达99%，自带水质超标排放功能，防止二次污染超纯水；

• 双级RO反渗透技术，较单级RO技术产水水质更佳，离子、有机物、热源含量更低；针对源水较差地区产出的水质电导率可稳定在1-5uS/cm；

• 超纯化柱填充超纯水机专用陶氏450抛光树脂，水质不达标，系统主动嗡鸣报警提示功能。

• 液晶中文显示屏，系统具备“ZYROEU”型特制控制程序,保护主机系统安全运行，弱电工艺保障操作人员人身安全；

• 具备开机自检，缺水保护报警，满水自动停机，超低压保护等功能；

• RO膜自动冲洗，开机定时18秒与取水完成后系统自动冲洗功能；

• 自带液晶显示屏显示产水电导率uS/cm和超纯水产水电阻率MΩ.cm；

• 水温自动补偿功能，提高水质的准确性；

• 采用更先进、人性化的薄膜按键操作取水方式；

• 具有源水指示、冲洗指示、水满指示、纯水备用指示、系统缺水、超标排放、紫外消解设备运行等指示功能，

• 自带预处理柱、RO膜、超纯化柱等耗材配件更换自动提示，具备原厂耗材芯片识别功能；

• 内置耗材统计控制器，具有耗材的使用时间和处理水量统计功能，并可通过嗡鸣报警器，提示客户更换耗材；

• 兼容外置压力水桶和内置液位水箱2种纯水储存方式，可加配外置大容量储水桶，满足不同的应用需求,具有运行、报警、水满的3种状态指示灯，使系统工况一目了然；

• 采用半透明医疗级PP材质，不产生二次污染，便于观察和清洗的预处理柱与超纯化柱，并提供预处理柱和超纯化柱实用新型发明专利证书；

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Ⅶ 简述采用离子交换法制备纯化水的过程

离子交换法制备纯化水的过程分下列几种：
1、纯化水的制取的最早方法就是离子内交换,他起源于60年代容左右,一般采取阳离子交换树脂+阴离子交换树脂+混合离子交换树脂（阴树脂和阳树脂2：1）,这种方法需要浪费大量的酸和碱再生树脂现在被淘汰了.
2、电渗析（ED）+阳离子交换树脂+阴离子交换树脂+混合离子交换树脂（阴树脂和阳树脂2：1）,这是80年代制造纯化水的方法,原理就是通过电渗析预脱盐来减少树脂转型再生的酸碱使用量.
3、反渗透（RO）+混合离子交换树脂（阴树脂和阳树脂2：1）,这是90年代流行的制造纯化水的方法,反渗透与电渗析相比脱盐率更高,操作更简便.
总结：离子交换法来制备纯化水应该是老工艺了,他的优点就是出水水质好,投资较少.缺点就是由污染,运行费用高.由于树脂本身就是有机物化学合成,他的破碎率较难控制或者一般厂家难以设计高标准的工艺,在新版GMP对TOC要求越来越严格的情况下,慢慢被双级反渗透工艺所淘汰.

Ⅷ 进行水处理的阴阳离子交换器的工作原理是什么

工作原理就是抄离子的袭交换。
运行时：阳树脂 (H-R) + (M+) --> ：(M-R) + (H+)
阴树脂 (OH-R) + (X-) --> ：(X-R) + (OH-)
其中M+为金属离子，X-为阴离子。
再生过程为其逆过程。

Ⅸ 水厂制备纯净水的工艺流程中，离子交换器的反应原理，和臭氧消毒的反应原理是什么

对预处理水进行深度软化是离子交换的核心原理，臭氧消毒是使用氧化原理消除有害细菌，对水进行增氧使水的口感更好

Ⅹ 工业纯水机的工作原理

本纯水系统设计结合化工行业用纯水的要求，制定出标准型适合在本行业使用的纯水系统。以下对系统的介绍：
离子交换纯水系统
本系统设计采用多介质过滤器、活性炭过滤器作及保安过滤器作为前级处理，有效除去原水中的悬浮物、泥砂、微粒、有机硅胶体、有机物、异味、余氯等杂质，使经过离子交换处理后的水质符合工业生产要求。在经过后端进行精处理系统（混床系统），使其产水水质满足生产用水的要求。离子交换设备-离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。
工业超纯水设备原理描述
离子交换是一种特殊的固体吸附过程，它是由离子交换剂的电解质溶液中进行的。一般的离子交换剂是一种不溶于水的固体颗粒状物质，即离子交换树脂。它能够从电解质溶液中吸取某种阳离子或者阴离子，而把自身所含的另外一种带相同电荷符号的离子等量地换出来，并释放到溶液中去，这就是所谓的离子交换。按照所交换离子的种类，离子交换剂可分为阳离子交换剂和阴离子交换剂两大类。
离子交换的基本工作原理是
1、首先电解质离子（钙、镁、铁、钠等离子）穿过液膜进入树脂表面；
2、离子进入树脂内部；
3、离子交换；
4、H离子或OH根离子向树脂外部扩散；
5、H离子或OH根离子进入水中形成H2O。双床又称复床，复床是用阳、阴两种不同的离子交换的交换器的串联方式，如强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂串联的方式。这种阳床和阴床串联组成的设备称为复床，水先经过阳床除去带正电的离子（如Ca2+、Mg2+、K+、Na+），并且置换出H+离子到水中；然后除去水中的阴性离子（如SO2-4、Cl-、HCO- 3），并且置换出OH-离子到水中。同时，H+离子和OH-离子结合形成水H2O，从而达到去离子的作用。
混床工作原理
在同一个交换器中，将阴、阳离子交换树脂按照一定的体积比例进行填装，在均匀混合状态下，进行阴、阳离子交换，从而除去水中的盐分，称为混合床除盐处理。混合床的阴、阳离子交换树脂在交换过程中，由于是处于均匀混合状态，交错排列，互相接触，可以看作是由许许多多的阴、阳离子交换树脂而组成的多级式复床，可相当于1000～2000级。因为是均匀混合，所以，阴、阳离子的交换反应几乎是同时进行的，所产生的H+和OH-随即合成H2O，交换反应进行得很彻底，出水水质高。
系统结构流程前处理设备（多介质过滤设备、活性炭过滤设备）+离子交换设备=纯水
应用范围
发电厂、热电厂.给水循环冷却（凝结）.水化工、石化工艺用水.化工反应冷却用水
预处理
包括砂滤、多介质过滤、软化、加氯、调节pH、活性碳过滤、脱气等。过滤可除去 1～20微米大小的颗粒，软化和调节pH可防止反渗透膜结垢，加氯是杀菌。活性碳过滤是除去有机物和自由氯，脱气是清除溶于水中的CO2等。
脱盐
包括电渗析、反渗透、离子交换。电渗析的原理是在外加直流电场作用下利用阳离子和阴离子交换膜对离子选择性透过，脱盐率可达95%以上。反渗透是渗透现象的逆过程，在浓溶液上加压力，使溶剂从浓溶液一侧通过半透膜向稀溶液一侧反向渗透，脱盐可达98%，并能除去99%的细菌颗粒和溶解在水中的有机物。离子交换的原理是当水通过阳离子交换树脂时，水中的阳离子被阳离子交换树脂吸附，树脂上可交换的阳离子如H离子被置换到水中，并和水中的阴离子结合成相应的无机酸，如 超纯水这种含有无机酸的水，当下一步通过阴离子交换树脂层时，水中的阴离子被阴离子交换树脂吸附。树脂上可交换的阴离子如OH离子被置换到水中，并与水中的H离子结合成水，即 超纯水 。

精处理
包括紫外线杀菌、终端膜过滤和超滤。紫外线杀菌是因生物体的核酸吸收紫外线光的能量而改变核酸自身结构，破坏核酸功能而使细菌死亡。杀菌最强的光谱波长为2600埃。各种膜过滤能除掉直径大于 0.2微米的颗粒，但对于清除有机物则不如反渗透和超滤有效。超滤是把各种选择性的分子分离。在超滤过程中，水在压力下流过一个卷式或中空纤维膜棒。膜孔径在10～200埃范围内，薄膜厚度为0.1～0.5微米，附在一个中孔的纤维棒内壁上，超滤能除去细菌和0.05微米的粒子。