《污染控制化学》PPT课件

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1、4.3离子交换分离方式■静态（间歇）法静态交换过程：把一定量的树脂与一定体积的溶液放在合适的容器中，用搅拌或振荡的方式混合均匀，直到离子交换反应在两相间达到平衡后进行固液分离。◆静态交换法特点●简单、方便、快速●交换不能完全●多用于分配系数的测定■动态（柱滤）法动态（柱滤）法又称为色层法或色谱法（Chromatography）：将交换柱比拟成过滤器，试样溶液流经交换柱的树脂层时，从上到下一层层地发生交换过程。其优点有：●分离不同电荷离子非常方便●在一定条件下能交换完全●可用于分离系数较小的离子间的分离操作液◆动态交换过程的重要参数●树脂床层的空隙

2、率树脂床层内的空隙体积为Vi树脂填充的柱体积（即树脂床层体积）为VR受溶液流量、树脂密度等各种因素的影响。在试验过程中应当注意在不同介质条件下的变化，通常以实测为准。▲停留时间（t）：吸附液（操作液）在树脂床层的停留时间（或吸附液与树脂的接触时间）t为：Vi为树脂床层内的空隙体积VL为吸附液的流速◆色谱过程的穿透现象：▲穿透：在吸附液(操作液)连续流经交换柱过程中，流出液中出现被吸附离子，这种现象称为穿透。▲穿透体积（Vt）：当流出液中被吸附离子达到规定的穿透浓度时，流出液的体积称为穿透体积。▲穿透点（Vt/VR）：穿透点为穿透体积与床层体积的比

3、值。工艺上常用穿透点表示离子交换吸附过程的穿透特性。▲饱和点（VS/VR）：当流出液中被吸附离子的浓度与吸附液中的浓度相等时，流出液的体积称为饱和体积VS，一般工艺上采用饱和点（VS/VR）表示交换吸附过程的饱和特性。穿透浓度◆柱上试验的操作步骤：（1）交换（吸附）（2）洗涤：用合适的溶剂或溶液洗涤树脂床层（3）淋洗：用一定量的淋洗剂以恒定的流速通过树脂床层，把被吸附离子从树脂上洗脱下来的过程称为淋洗，将淋洗液中被吸附离子的浓度小于或等于规定的浓度作为淋洗过程结束的标志（淋洗终点）。（4）再生：把树脂上已吸附的离子再用适当的溶液替换下来，使交换剂

4、恢复原来的状态，则此过程称为树脂的再生。4.4离子交换分离条件的选择■淋洗剂的选择◆无机酸、碱、盐的水溶液（单一溶液或混合溶液）◆有机络合剂（可提高金属离子的分离系数）这一选择尤其适用镧系和錒系相邻金属元素的分离。H3PO4（H3L）和金属离子的络合常数（lgK）金属离子离子强度H2LHLLCa2+0.21.7Fe3+0.669.35Mg2+0.21.9Mn2+0.22.6Sr2+0.150.251.24.2柠檬酸（H4L）和金属离子的络合常数（lgK）金属离子离子强度OHLH3LH2LHLLAl3+0.530.67.020.0Ba2+0.52.

5、4Be2+0.511.78.04.3Ca2+0.510.98.43.5Cd2+0.57.94.011.3Co2+0.58.94.412.5Cu2+0.512.06.118Fe2+0.57.33.115.5Fe3+0.512.210.925.0Mg2+0.57.12.8Mn2+0.58.03.4Ni2+0.59.04.814.3Pb2+0.511.25.212.3Sr2+0.52.8UO22+0.58.210.8[(HL)2]Zn2+0.58.74.511.4其它分离条件的选择（自学）（1）离子交换剂的选择：树脂大小（与理论塔板高度有关）树脂交联度

6、（与离子的选择系数有关）（2）温度（3）流速4.5离子交换设备从实际上讲，利用离子交换原理进行化学物质分离的主要有两大方面：1、实验室中物质的分离分析2、分离工程例如：大量用水的分离纯化选矿中有用成分的分离提取污水中污染物的控制分离对应不同的应用方式，采用不同的设备。分离工程中的离子交换设备■不进行树脂转移的离子交换设备◆固定床离子交换设备▲设备外形尺寸：柱子的直径约为1.5~5.0m，通常采用直径为2.1~2.7m，高3.6~4.8m▲内部结构：树脂层、承托层、辅助部件树脂层承托层辅助部件辅助部件■树脂可转移的离子交换设备◆搅拌床接触器图4-1

7、0Infilco型离子交换接触器◆密实移动床离子交换设备两种操作方式：（1）树脂上移方式：借助外力从柱底加入树脂，强制树脂向上移动，从柱顶排出；溶液则从柱顶加入，从柱底排出。优点：设备处理能力不受液相流速限制（2）树脂下移方式：树脂从柱顶加入，在重力作用下以密实状态的树脂床层在柱内自动向下移动，并从柱底排出；溶液从柱底加入，利用与树脂的密度差，由下而上通过树脂床层，从柱顶溢流。优点：操作容易实现三塔式移动床1、交换塔2、清洗塔3、再生塔◆Higgins离子交换接触器图4-11Higgins环工程进程示意图（a）通液操作；（b）树脂移动操作；（c）

8、树脂下落和通液操作交换解吸树脂移动树脂复原■流化床离子交换设备凡涉及固液、固气反应或分离场合，现都可采用流化床设备，其最大的优点是反应或