《离子交换处理》PPT课件

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1、离子交换处理为了除去水中的离子态杂质，目前电厂广泛采用的是离子交换法。这种方法可以将水中离子态杂质清除得比较彻底，因而能制得纯度很高的水。所以，在热力发电厂的补充水制备工艺中，离子交换处理是一个必要的步骤。离子交换树脂离子交换处理使用离子交换剂（简称交换剂）来进行。这种物质遇水时，可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，如H型离子交换剂遇到含有Ca2+的水时，就发生下列反应：式中R表示交换剂，RH表示交换剂中可交换的离子为H＋（称H型）。反应结果，水中Ca2+被吸着在离子交换剂上，交换剂转变为Ca型，而交换剂上原有的H+跑入水中，这样水中的Ca2+就被除去了。转变成的Ca型离

2、子交换剂，可以用酸溶液通过的办法，使其再变成H型的交换剂，以便重新使用，称为交换剂的再生。离子交换剂的种类很多，有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分。此外，按结构待征来分，还有大孔型和凝胶型等。目前广泛采用的是合成离子交换树脂。离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物。在它的分子结构中，可以人为地分为两部分：一部分称为离子交换树脂的骨架，它是高分子化合物的聚体，具有庞大的空间结构，支撑着整个化合物；另一部分是带有可交换离子的活性基团，它化合在高分子骨架上，提供可交换的离子。活性基团也是由两部分组成：一是固定部分，与骨架牢固结合，不能自由移动，称为固定离子；二是活动部

3、分，遇水可以电离，并能在一定范围内自由移动，可与周围水中的其它带同类电荷的离子进行交换反应，称为自由离子或可交换离子。离子交换树脂的分类1．按活性基团的性质分类分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。带有酸性活性基团、能与水中阳离子进行交换的称阳离子交换树脂；带有碱性活性基团，能与水中阴离子进行交换的称阴离子交换树脂。按活性基团上H+或OH－电离的强弱程度，又可分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂以及强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。2．按离子交换树脂的孔型分类分为凝胶型树脂和大孔型树脂。凝胶型树脂由苯乙烯和二乙烯苯混合物在引发剂存在下进行悬浮聚合得到的具有交联网状结构的聚合

4、物，这种聚合物呈透明或半透明状态的凝胶结构。大孔型树脂在制备高分子聚合物骨架时，在单体混合物中加入致孔剂，待聚合反应完成后，再将致孔剂抽提出来，这样便留下了永久性网孔，称物理孔。3．按单体种类分类分为苯乙烯系、丙烯酸系等。分类代号（第一位数字）代号0123456活性基团强酸性弱酸性强碱性弱碱性螯合性两性氧化还原性骨架代号（第二位数字）代号0123456骨架类型苯乙烯系丙烯酸系酚醛系环氧系乙烯吡啶系脲醛系氧乙烯系离子交换树脂的命名全名称由分类名称、骨架(或基团)名称、基本名称依次排列组成。基本名称为离子交换树脂。大孔型树脂在全名称前加“大孔”两字。分类属酸性的在基本名称前加“阳”字；分类属碱性

5、的，在基本名称前加“阴”字。型号离子交换树脂产品的型号以三位阿拉伯数字组成：第一位数字代表产品分类，第二位数字代表骨架组成，第三位数字为顺序号，用以区别活性基团或交联剂的差异。大孔型树脂，在型号前加“大”字的汉语拼音首位字母“D”；交联度数值在型号后用“×”符号联接阿拉伯数字表示。如：001×7型表示强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，201×7型表示强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，交联度均为7％。化学性能1．酸、碱性H型阳离子交换树脂和OH型阴离子交换树脂的性能与电解质酸、碱相同，在水中有电离出H+和OH－的能力，根据电解能力的大小还可以有强弱之分。2.离子交换反应的可逆性离子交换反应是可逆的，是

6、离子交换树脂可以反复使用的重要性质。3．离子交换树脂的选择性离子交换树脂吸着各种离子的能力不一，有些离子易被交换树脂吸着，但吸着后要把它置换下来就比较困难；而另一些离子则很难被吸着，但被置换下来却比较容易，这种性能称为离子交换的选择性。选择性是由于离子交换树脂与各种反离子之间的亲和力大小不同而产生的，会影响到离子交换树脂的交换和再生过程。各种离子的选择性顺序如下：（1）强酸性阳树脂：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+≈NH4+＞Na+＞H+。离子所带电荷量愈大，愈易被吸取；当离子所带电荷量相同时，离子水合半径较小的易被吸取。（2）弱酸性阳树脂，H+的位置向前移动：H+＞Fe3+＞A

7、l3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+≈NH4+＞Na+。（3）强碱性阴树脂：SO42－＞NO3－＞Cl－＞OH－＞HCO3－＞HSiO3－。（4）弱碱性阴树脂：OH－＞SO42－＞NO3－＞Cl－＞HCO3－＞HSiO3－。4．交换容量离子交换树脂的交换容量表示其可交换离子量的多少。其表示单位有以下两种：一是质量表示法，即单位质量离子交换树脂的吸着能力，通常用mmol/g表示；另一种是体积表示法，即单位体积离子交