水处理工程=清华大学第九章离子交换课件(第一篇).pdf

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1、本章内容第1节软化与除盐概述第九章离子交换第2节离子交换基本原理第3节离子交换软化(Ionexchange)第4节离子交换除盐第5节离子交换处理工业废水第九章1第九章2第1节软化与除盐概述第1节软化与除盐概述一、水中主要溶解杂质一、水中主要溶解杂质离子:Ca2+,Mg2+,Na+(K+)HCO-,SO2-,Cl-34二、硬度单位一般Fe2+,SiO2-含量较少。3三、水的纯度气体:CO,O22四、软化和除盐基本方法总硬度:Ca2+,Mg2+碳酸盐硬度(carbonatehardness、暂时硬度)非碳酸盐硬度(noncarbonatehardness)含盐

2、量:∑阳+∑阴第九章3第九章4第1节软化与除盐概述第1节软化与除盐概述二、硬度单位软化:降低硬度•当量浓度:meq/L除碱:HCO-(锅炉给水、碱度太高,会汽3•度(我国用德国度):德国度=10mgCaO/L水共沸)美国度=1mgCaCO/L3除盐:降低含盐量•物质的量浓度(mol/L):c•基本单元的表示方法:Ca2+,1/2Ca2+第九章5第九章61第1节软化与除盐概述第1节软化与除盐概述三、水的纯度四、软化和除盐基本方法含盐量1.软化电阻率(单位:106欧姆厘米,106Ω•cm)或(1)加热:去除暂时硬度电导率(微西门子/厘米,S/cm)(2)药剂

3、软化:根据溶度积原理淡化水:高含盐量水经局部处理脱盐水:相当于普通蒸馏水,含盐量1~5mg/L(3)离子交换:离子交换硬度去除比较彻底。10~1S/cm2.除盐纯水:亦称去离子水,含盐量<1mg/L,1~0.1S/cm蒸馏法、离子交换法、电渗析法、反渗透法高纯水:含盐量<0.1mg/L,<0.1S/cm第九章7第九章8第1节软化与除盐概述第1节软化与除盐概述CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O五、药剂软化法1.石灰软化法Ca(HCO3)2+Ca(OH)22CaCO3↓+2H2OCaO:生石灰Mg(HCO3)2+2Ca(OH)22CaCO3

4、↓+Mg(OH)2↓+2H2OCaO+HO=Ca(OH)(消化过程)22若碱度>硬度,还应去除多余的HCO-Ca(OH):熟石灰或消石灰32若水中存在Fe离子,也要消耗Ca(OH)2第九章9第九章10第1节软化与除盐概述第1节软化与除盐概述所以,石灰投加量:2.石灰-纯碱法[CaO]=[CO]+[Ca(HCO)]+2[Mg(HCO)]+[Fe]+a23232去除碳酸盐和非碳酸盐硬度a:CaO过剩量,一般为0.1~0.2mmol/LCaSO+NaCOCaCO↓+NaSO423324经石灰处理,水的剩余碳酸盐硬度可降低到0.25~0.5mmol/L,碱度降低

5、到0.8~1.2mmol/LMgSO4+Na2CO3MgCO3+Na2SO4为尽量降低碳酸盐硬度,石灰+混凝沉淀可以同时进行。MgCO+Ca(OH)CaCO↓+Mg(OH)↓3232注意:但纯碱太贵,此法一般不用。石灰法只能降低碳酸盐硬度及降低水中的碱度。第九章11第九章122第2节离子交换基本原理第2节离子交换基本原理一、离子交换树脂一、离子交换树脂1.结构二、离子交换平衡•母体(骨架):高分子化合物和交联剂经聚合反应而生成的共聚物三、离子交换速度根据组成母体的单体材料:苯乙烯(最广泛)、丙烯酸、酚醛系列•活性基团:遇水电离,称为固定部分和活动部分,

6、具有交换性(可交换离子)第九章13第九章14第2节离子交换基本原理第2节离子交换基本原理如聚苯乙烯磺化磺酸基团(-SOH)3一种强酸性阳离子树脂2.命名•全名称:(分类名称)(骨架名称)(基本名称)CHCH2如强酸型苯乙烯系阳离子交换树脂•为了区别同一类树脂产品,有时用数字区分。SOH3n•微孔形态:凝胶型、大孔型、等孔型等第九章15第九章16第2节离子交换基本原理第2节离子交换基本原理3.主要性能指标(2)交换容量:是树脂最重要的性能,表示树脂交换能力的大小。以体积和重量两种表示方式。(1)密度:全交换容量:可用滴定法测定或从理论上计算湿真密度:湿树脂

7、质量/树脂颗粒本身所占体积分子量184.2,184.2g树脂中(不包括颗粒之间的空隙)CHCH2含有1g可交换离子H+。—用于确定反冲洗强度,混合床的分层扣去交联剂所占份量(8%),湿视密度:湿树脂质量/树脂堆积体积SOH3全交换容量为4.99mmol/g。n—计算树脂用量第九章17第九章183第2节离子交换基本原理第2节离子交换基本原理(3)离子交换树脂的选择性不论那种树脂,可交换离子均为1价离子与水中离子种类、树脂交换基团的性能有很大关系,同而水中被交换离子一般1价或2价离子时也受离子浓度和温度的影响。全树脂交换容量定义:树脂所能交换的离子的物质

8、的•离子电荷愈多,愈易被交换量nB除以树脂体积或质量m•原子序数愈

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