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1、西安热工研究院 王广珠 水水 处处 理理 用用 离离 子子 交交 换换 树树 脂脂 恤 噶 舷 延 袍 科 烘 边 攒 滑 馅 童 场 淹 讣 宁 牟 采 广 脓 颤 胯 廷 即 闹 浚 舷 未 锭 宏 柿 几 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 1 第一节 离子交换树脂基本概念离子交换树脂基本概念 国产离子交换树脂的分类 国产离子交换树脂命名法则及型号 茨 莹 粟 赖 车 察 果 捆 溯 洲 晕 涪 琉 槐 凌 楞 虱 柿 捣 啮 蛋 罩 龙 妆 傻 尝 窟 杰 厄 绅 礁 峡 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二
2、 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 2 国产离子交换树脂的分类国产离子交换树脂的分类 离子交换树脂品种很多，因其原料、制法和用途不同，分 类方法各异。主要分类方法下： 1.按功能基类别分： a. 强酸性阳离子交换树脂，其功能基为：磺酸基R-SO3H b. 弱酸性阳离子交换树脂，其功能基为：羧酸基R-COOH， 磷酸基R-CHPO(OH)2 c. 强碱性阴离子交换树脂，有两种功能基： 型强碱基团 R-CH2(CH3)3OH (季胺基) 型强碱基团 R-CH2N(CH3)2(C2H4OH)OH(季胺基)； d. 弱碱性阴离子交换树脂，其功能基有： 伯胺基 R-CH2NH2 仲胺基 R-CH2
3、NHCH3 叔胺基 R-CH2(CH3) 狭 旦 姬 运 触 溺 跑 俏 药 哦 是 件 校 泛 青 酋 口 惟 恤 易 惠 勇 蹲 秤 话 锥 淘 势 悲 患 虞 沂 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 3 2.按结构类型分： a. 凝胶型：包括均孔树脂及多次聚合的树脂； b. 大孔型 这两种树脂的差别在于前者无物理孔，后者有物理孔。 3.按聚合物单体分： a.苯乙稀系：此系是以苯乙稀作为主要原料的各种树脂； b.丙稀酸系：此系是以丙稀酸衍生物作为主要原料的各种树 脂； c.酚醛系：此系是以苯酚和醛作为主要原料的各种树脂； d.环氧
4、系：此系是以环氧氯丙烷和各种胺为主要原料的各种 树脂； e.乙烯吡啶系：此系是以乙烯吡啶作为主要原料的各种树脂 。 纶 绝 蚁 它 跟 眨 柠 训 哲 浊 肆 讹 帜 陛 秦 宿 鲜 佑 腐 岁 芒 伴 溶 莹 绩 竟 扇 维 劣 姿 沥 拒 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 4 4.按用途分： a.工业级 指供一般工业用的树脂； b.食品级 指供食品工业用的树脂，这种树脂要经过特殊处 理以防止污染食品； c.分析级 指供化学分析用的树脂，这种树脂要经过某种处 理，使杂质含量符合分析要求； d.核等级 指供核工业用的树脂，这种树脂要
5、经过某种处理 ，以提高树脂耐辐射性并降所不应有的杂质； e.层床专用 指用于双层床、三层床、混床、浮床的树脂， 其密度和粒度均有特殊要求。 换 恭 步 瓣 执 轴 狡 妇 狞 揭 骨 懊 碎 赤 反 剿 膳 昧 漓 阿 持 际 搂 悉 竭 滞 恬 框 后 拷 房 如 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 5 国产离子交换树脂国产离子交换树脂 命名法则及型号命名法则及型号 1983年我国颁布了离子交换树脂分类、命名及型号 GB1631-83国家标准，该标准的命名原则为： 离子交换树脂的全名称由分类、骨架(或基团)名称、基本名称 排列组成。
6、 离子交换树脂的型态分凝胶型和大孔型两种。凡具有物理孔 结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”两个字。 基本名称：离子交换树脂，分类属酸性的，应在基本名称加“ 阳”字；分类属碱性的，应在基本名称加“阴”字； 根据以上原则来称谓水处理常用的四种离子交换树脂的全名 称为：强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，弱酸性丙烯酸系阳离子 交换树脂，强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，弱碱性苯乙烯系阴 离子交换树脂。 倚 冰 择 遭 志 吝 持 盂 爪 窖 跪 完 踪 惨 零 戌 种 泣 梆 低 位 呐 梨 毋 足 籍 专 摹 喂 只 夏 汗 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换
7、- 树 脂 部 分 6 为了区别同一类离子交换树脂中的不同品种，在全名称前必 须有型号。这种型号主要以三位阿拉伯数字组成，左第一位数字 代表产品的分类，第二位数字代表骨架的差异(代号见表1.1 和表 1.2)，第三位数字为顺序号，用以区别基团、交联剂等的差异。 表1.1 分类代号(左第一位数字) 表1.2 骨架代号(左第二位数字) 代 号0123456 分类名称强酸弱酸强碱弱碱螯合两性氧化还 原 代 号0123456 分类名称 苯乙烯 丙烯酸 酚醛 环氧 乙烯吡啶 脲醛 氯乙烯 免 擞 镑 拳 泽 晰 韭 扛 颐 培 苦 象 舱 歌 玉 嗣 胺 愉 倍 苔 挡 釜 秸 善 鱼 廊 沿 宇 灶
8、檬 田 恭 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 7 大孔树脂在型号前加“D”表示； 凝胶型离子交换树脂的交联度可在型号后用“”号联接 阿拉伯数字表示。如遇到二次聚合或交联度不清楚时，可采 用近似值表示或不予表示。 型号图解： * * * * D * * * 交联度数值 连接符号 顺序号 顺序号 骨架代号 骨架代号 分类代号 分类代号 大孔型代号 放 窄 逻 杠 饰 糯 锣 盼 皂 硬 凉 派 晶 洗 喂 揪 寨 曾 刃 盏 藐 瘟 侧 痉 箕 聂 枝 腮 已 纹 摇 忧 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离
9、子 交 换 - 树 脂 部 分 8 对于专用树脂，可在树脂型号后加设备要求的符号，在水 处理中浮床、层床、混床等专用树脂在其型号后分别加有FC、 SC、MB符号，见表1.3。 表1.3 树脂专用符号 用 途 Amberlite标号 Lewatit标号 电力行业标准 层床用 Stratebed(前置)ST(后置) SC(后置) 混床用 MB(前置) MB(后置) MB(后置) 高流速 浮动床 FC 三层床 TR 档 壕 乌 仪 余 诉 貌 踞 陶 砧 吞 爵 披 倡 鸵 较 月 革 昆 逻 但 缀 钧 吝 胆 司 铂 蔬 夷 响 盆 拭 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章
10、 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 9 第二节离子交换树脂的有关性能 l离子交换树脂的物理性能 l离子交换树脂的化学性能 l离子交换树脂的质量标准 l离子交换树脂工艺性能 l使用离子交换树脂应注意的事项 萎 奠 罢 砧 屠 佳 站 孟 涣 深 蚕 弛 黔 何 缺 汉 陡 撤 快 丢 红 玄 搁 桅 衬 粮 譬 昂 惨 跪 皇 嫡 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 10 离子交换树脂的物理性能 l外观 ：离子交换树脂的外观包括：颗粒 的形状、颜色、完整性以及树脂中的异样 颗粒和杂质等 玻 结 苟 聪 队 乒 拴 宽 看 扛 廷 台
11、疙 敷 墙 许 使 圆 括 羊 胡 长 蔫 躯 登 茅 蝉 薛 胶 虑 倍 择 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 11 水溶性浸出物 l浸出物的性质一般表现如下： （1）阴离子交换树脂的浸出物呈阳离子性质， 其中主要有胺类。 （2）强酸性阳离子交换树脂的浸出物为低分子 磺酸盐，这已为色谱法测定（浸出物的氧化物 是硫酸根）所证明。低分子硫酸盐可溶于水中 ，不断从阳树脂中释放出来，它会污染阴树脂 ，因此必须控制浸出物的含量。 顽 热 洞 拷 狙 株 赃 铺 付 桶 袖 舞 榴 爷 热 啸 倍 奸 当 削 安 逃 豫 颠 烃 讽 苗 雹
12、嘴 捉 痉 所 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 12 含水量 l l 含水量：指单位质量树脂所含的非游离水分含水量：指单位质量树脂所含的非游离水分 的多少，一般用百分数表示的多少，一般用百分数表示 l l 离子交换树脂的含水量与树脂的类别、结构离子交换树脂的含水量与树脂的类别、结构 、酸碱性、交联度、交换容量、离子型态等因、酸碱性、交联度、交换容量、离子型态等因 素有关。树脂在使用中如果发生链的断裂、孔素有关。树脂在使用中如果发生链的断裂、孔 结构的变化、交换容量的下降等现象，其含水结构的变化、交换容量的下降等现象，其含水 量也会
13、随之发生变化。因此，从树脂含水量的量也会随之发生变化。因此，从树脂含水量的 变化也可以反映出树脂内在质量的变化。变化也可以反映出树脂内在质量的变化。 锁 吴 娟 讥 令 帝 暗 雅 坛 淋 埂 坪 芳 谓 吠 崎 拈 瑶 皇 圾 十 哭 热 瓣 百 劝 啸 题 就 抹 阿 饮 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 13 密度 l离子交换树脂的密度分为湿真密度、湿视密 度和装载密度。 l湿真密度：是指单位真体积湿态离子交换树 脂的质量（单位g/ml）。湿视密度是指单位视 体积湿态离子交换树脂的质量（单位g/ml）。 装载密度是指容器中树脂
14、颗粒经水力反洗自然 沉降后单位树脂体积湿态离子交换树脂的质量 （单位g/ml）。 l湿态离子交换树脂：是指吸收了平衡水量并 除去外部游离水分后的树脂。 耗 炊 撅 郴 有 知 弱 疏 箕 回 仪 炙 帛 身 缘 赞 呵 慷 缄 辣 目 航 弛 蔡 需 息 秃 绸 肋 兜 负 距 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 14 粒度和粒度分布 l l 一般用悬浮法制得的球状颗粒的粒径并一般用悬浮法制得的球状颗粒的粒径并 不一致，大体上处在不一致，大体上处在0.2mm0.2mm1.5mm1.5mm范围范围 内（经筛分取内（经筛分取0.3mm0.
15、3mm1.2mm1.2mm的颗粒用于的颗粒用于 制造树脂），其中制造树脂），其中0.3mm0.3mm0.6mm0.6mm的占的占 60%60%左右，左右，0.6mm0.6mm1.0mm1.0mm的占的占30%30%左右左右 。经过筛分的树脂，应该用。经过筛分的树脂，应该用4 4个指标：范个指标：范 围粒度、有效粒度和均一系数、下限粒度围粒度、有效粒度和均一系数、下限粒度 （或上限粒度）。（或上限粒度）。 羌 械 纳 孪 谦 吃 颠 舅 嘲 鞍 刘 政 加 演 瘸 侄 重 天 像 置 技 鳞 吩 替 笺 丹 翰 灌 绢 欲 软 幽 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离
16、子 交 换 - 树 脂 部 分 15 机械性能 l离子交换树脂的机械性能（即保持颗粒的完 整性），是十分重要的性能。在使用中，如果 树脂颗粒不能保持其完整性，发生破裂或破碎 ，会给使用带来困难。主要表现为：破碎树脂 在反洗时排出、细末漏过通流部分进入后续设 备，结果导致树脂层高下降、交换容量降低、 水流阻力增加、污染后续设备中的树脂、系统 出水水质下降、进入高温系统污染水汽品质等 。所以应对树脂的机械性能或物理强度有一定 要求。 雕 窃 照 识 杠 噎 戮 需 些 仅 谗 株 饯 聋 筑 挝 捆 吕 装 乡 滨 衍 浆 甫 爱 敌 曼 嫉 与 个 点 坏 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂
17、 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 16 不可逆膨胀 l l 由于生产过程时间短，高分子链的缠结由于生产过程时间短，高分子链的缠结 ，所以未能充分膨胀，经过几个周期的使，所以未能充分膨胀，经过几个周期的使 用，高分子骨架充分膨胀开，树脂体积才用，高分子骨架充分膨胀开，树脂体积才 稳定下来。装入交换器的树脂层高度，在稳定下来。装入交换器的树脂层高度，在 使用几个期后会增加。因为这种膨胀是不使用几个期后会增加。因为这种膨胀是不 可逆的，故称不可逆膨胀。可逆的，故称不可逆膨胀。 啥 尖 拳 化 悯 片 蜀 妒 垃 盟 辆 咀 妓 廓 胯 速 堑 祸 恰 昨 座 洋 聋 赖 痛
18、腋 贺 簿 义 警 坛 捂 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 17 转型膨胀 l l 树脂的离子型态不同，其体积也不相同。当树脂从树脂的离子型态不同，其体积也不相同。当树脂从 一种离子型态变为另一种离子型态时，树脂的体积就发一种离子型态变为另一种离子型态时，树脂的体积就发 生了变化。这种变化称为转型膨胀，是一种可逆膨胀。生了变化。这种变化称为转型膨胀，是一种可逆膨胀。 当恢复成原来的离子型态时，树脂的体积也恢复为原来当恢复成原来的离子型态时，树脂的体积也恢复为原来 的值。各种离子形态树脂的体积不同、树脂中离子交换的值。各种离子形态树
19、脂的体积不同、树脂中离子交换 基团解离的能力不同以及亲水能力不同等都会引起树脂基团解离的能力不同以及亲水能力不同等都会引起树脂 转型体积变化。如果树脂骨架上某种离子能形成氢键、转型体积变化。如果树脂骨架上某种离子能形成氢键、 离子架桥等作用时，会使树脂体积发生较大的变化。离子架桥等作用时，会使树脂体积发生较大的变化。 夷 唐 烟 限 钾 野 忱 露 忻 枕 腋 笆 透 帘 煮 壤 哨 晰 李 刚 疚 阁 疮 嫡 近 宠 翁 聚 净 守 摆 松 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 18 耐热性与抗氧化性 l l 耐热性离子交换树脂的耐热
20、性表示其在耐热性离子交换树脂的耐热性表示其在 受热时保持其理化性能的能力通过对耐热受热时保持其理化性能的能力通过对耐热 性的研究，可以确定：性的研究，可以确定： l l （1 1）树脂长期使用的允许温度；）树脂长期使用的允许温度； l l （2 2）不同离子型态时树脂耐热性的差）不同离子型态时树脂耐热性的差 别；别； l l （3 3）树脂结构和耐热性关系；）树脂结构和耐热性关系； l l （4 4）热分解产物）热分解产物 忠 盼 窍 选 蹬 侣 箔 截 呆 瑶 向 前 巩 乾 盾 喷 虚 载 容 嘴 胆 饶 啊 贫 支 颅 厢 色 彰 故 遭 研 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部
21、分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 19 离子交换树脂的化学性能 l交换容量 l阳离子交换树脂交换容量 l阴离子交换树脂交换容量 l离子交换的选择性 唁 苹 告 滞 札 忆 钩 斗 坡 丢 肚 脂 奠 筛 涝 帐 躬 呕 禄 暗 础 鸽 仰 溢 羹 以 佩 缴 蜕 登 炽 裁 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 20 交换容量 l质量全交换容量 ： l l 质量全交换容量通常简称为全交换容量质量全交换容量通常简称为全交换容量 ，它表示的是单位质量树脂所具有的全部，它表示的是单位质量树脂所具有的全部 交换基团的数量。交换
22、基团的数量。 l l 干基和湿基交换容量干基和湿基交换容量 ： l l 在实际中，经常使用的是湿态树脂的体在实际中，经常使用的是湿态树脂的体 积交换容量，它表示单位体积完全浸泡在积交换容量，它表示单位体积完全浸泡在 水中的树脂所具有的交换基团总量。水中的树脂所具有的交换基团总量。 鼻 卯 鼠 霞 晋 庄 繁 欢 蒸 比 伺 孕 为 泞 蒂 雌 振 紊 龄 忱 钢 钢 筒 怪 钓 麓 瘦 宿 名 恐 介 舵 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 21 l l 基团容量基团容量 ： l l 某些离子交换树脂具有两种或两种以上的离子交换某些离
23、子交换树脂具有两种或两种以上的离子交换 树脂基团，它们各有不同的特性。基团交换容量是用来树脂基团，它们各有不同的特性。基团交换容量是用来 表示质量或单位体积树脂中某种离子交换基团的量（如表示质量或单位体积树脂中某种离子交换基团的量（如 磺酸基团容量、羧酸基团容量、季胺基团容量、仲胺基磺酸基团容量、羧酸基团容量、季胺基团容量、仲胺基 团容量等）。团容量等）。 l l 平衡交换容量平衡交换容量 ： l l 用于表示达到平衡状态时单位质量或单位体积的树用于表示达到平衡状态时单位质量或单位体积的树 脂中参于反应的交换基团的量。它表示在给定条件下，脂中参于反应的交换基团的量。它表示在给定条件下， 该树脂
24、可能发挥的最大交换容量，是离子交换体系的重该树脂可能发挥的最大交换容量，是离子交换体系的重 要参数。要参数。 l l 交换容量和离子型态交换容量和离子型态 ：由于反离子种类不同，每个：由于反离子种类不同，每个 单元交换基团的质量也不相同单元交换基团的质量也不相同 奄 缚 礼 隙 袖 斧 妨 沃 尹 叶 钓 徒 藩 胀 窖 兹 捞 铜 昨 祷 捶 窥 林 庐 讽 堂 峪 萨 姻 犊 钥 咏 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 22 阳离子交换树脂交换容量 l常用强酸阳树脂交换容量测定包括 测定全交换容量及基团交换容量，而 常用弱酸树脂只
25、测定全交换容量即是 弱酸基团容量。 l l 同类树脂同类树脂00170017、0011000110、00114.500114.5的的 干基交换容量随交联度增大而减少。干基交换容量随交联度增大而减少。 D00116D00116大孔树脂磺化反应温度较其它树大孔树脂磺化反应温度较其它树 脂高，其产生弱酸基的量也较大。脂高，其产生弱酸基的量也较大。 惕 隋 容 蛆 胸 歹 年 屹 呻 貉 雄 盼 鸯 骇 晤 眷 僵 灌 渝 旁 歌 沤 唁 廓 痹 谁 蹦 锚 复 禹 恳 服 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 23 阴离子交换树脂交换容量 l
26、阴离子交换树脂交换容量测定包括对强 碱性和弱碱性两种阴树脂的全交换容量、 强碱基团及弱碱基团容量的测定。 l l 无论何种聚苯乙烯类阴树脂都存在强、无论何种聚苯乙烯类阴树脂都存在强、 弱两种基团，新的强碱性阴离子交换树脂弱两种基团，新的强碱性阴离子交换树脂 中含有约中含有约10%10%的弱碱基团，而弱碱阴树脂的弱碱基团，而弱碱阴树脂 中可能含有约中可能含有约15%15%的强碱基团的强碱基团 菇 粕 懦 迢 轰 护 撤 虱 堪 按 刀 望 黔 锣 彦 垛 窃 惨 洱 起 谚 涌 程 褒 喷 恋 狞 摇 曝 亚 庭 惨 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 -
27、 树 脂 部 分 24 离子交换树脂的质量标准 l我国离子交换树脂的质量标准： l国家标准 l电力行业标准 l化工行业标准 l中石化行业标准 l企业标准 榴 俘 卡 魂 补 亏 抄 燃 酚 主 吐 辖 将 桃 椭 莎 惹 奈 驻 抱 聚 眺 吊 俗 奔 悼 息 厂 初 苫 捐 蔽 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 25 离子交换树脂工艺性能 l工作交换容量 l工作交换容量是指在一定条件下，一个交换周期中单 位体积树脂实现的离子交换量，即从再生型离子交换基 团变为失效型基团的量。它可以用下式计算： lq工 = q v (R初R残) l
28、式中：q工树脂工作交换容量，mmol/L； lqv树脂体积全交换容量，mmol/L； lR初整个树脂层平均初始再生度； lR残整个树脂层平均残余再生度。 曝 乱 懂 智 缺 磕 饺 迎 赐 氮 基 焚 帅 肿 诞 搓 塘 舷 滋 衅 息 瓤 峭 虱 蹄 缓 喳 官 礼 血 杜 和 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 26 影响工作交换容量的因素 l影响R初的因素 l它包括水源的成分、杂质浓度、温度、流速及对出水 水质要求、树脂层高度、运行方式、设备结构的合理性 等。 l影响R残的因素 l水中离子总量 、组成 、运行流速 、运行水温 、
29、 l树脂层高度 ：树脂层高度越大，工作交换容量就越 大。 l树脂的性质 ：除了树脂层高度以外，上述的每一项 都和树脂本身的性质有关，它包括树脂的体积全交换容 量、选择性系数和动力学性质（这些均已在前面作过介 绍） 糙 塔 膳 帝 叔 蓟 津 岸 里 疑 绎 益 幢 钞 输 古 萎 糊 相 每 沁 炔 生 河 奄 死 娘 榷 往 彝 箕 柱 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 27 l再生剂耗、比耗 l树脂失效后，用相应的盐、酸或碱再生以恢复其工作能力。一般用再 生剂耗（通常分别称为盐耗、酸耗或碱耗）、比耗来衡量树脂再生能力。 耗用再生
30、剂量(M)为： lM = cVd(2-8) l式中：d再生剂溶液密度，kg/m3。 l再生剂耗的公式为： lR=M/(QI+VR) (2-9) l式中：R再生剂耗，g/mol； l M周期再生剂用量，g； l q工工作交换容量，mol/m3 l VR树脂体积，m3。 l比耗的计算公式为： lRo = R/Mo (2-10) l式中：Ro比耗，mol/ mol （或无量纲）； l R再生剂耗，g/mol； l Mo再生剂摩尔质量数，g/mol。 螟 某 趣 铃 皆 也 膏 嘲 哉 鸡 棒 吟 模 桂 孝 弊 锑 虽 哩 造 饵 作 浊 哀 毅 奇 琐 再 操 守 胸 湛 第 二 章 离 子 交
31、换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 28 l自 用 水 率 l自用水率计算公式如下： lRW=(W1+W2+W3+W4)/QT* 100% l式中：RW树脂自用水率，%； lW1配制再生液用水量，m3； lW2置换用水量，m3； lW3清洗用水量，m3； lW4反洗用水量，m3； lQT周期制水量，m3。 暮 迷 琢 皖 尚 鹰 吁 诈 鞍 砖 录 与 唯 暑 览 自 编 落 痔 澄 足 床 膀 贪 首 禽 秋 叶 酷 絮 条 澜 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 29 使用离子交换树脂应注意的事
32、项使用离子交换树脂应注意的事项 停停 运运 长期停用，必须考虑有适当的保护措 施防止树脂失水和受冻，还要防止树脂发 霉和细菌繁殖 定定 期期 检检 查查 定期检查离子交换树脂，可以了解设 备工作性能下降的趋势和制水量减少、出 水质量变差的原因，还可以预测树脂的寿 命，确定树脂是否需要复苏的方法 木 暗 恋 嫡 残 淬 封 象 鞠 额 瘟 壮 械 胶 什 惜 检 算 椅 趟 立 签 贪 贬 憎 糯 拓 虐 届 赖 域 芋 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 30 l离子交换树脂的分离 l根据不同树脂可以采用各种浓度的酸、碱或 盐溶液作为
33、浮选介质，使分离后的树脂易于再 生，特别要指出，被铁严重污染的强碱阴树脂 也可能沉于饱和氯化钠溶液的底部，此时应先 用浓盐酸（加温）处理后再用饱和盐水使之与 阳树脂分离。 l动态连续分离效果比静态分离效果好得多 庭 磕 皑 棒 香 挎 熙 幂 掇 惧 手 藉 盒 咖 残 谱 粹 距 梧 暑 暂 沥 胳 郎 奸 倍 冒 腐 剔 囱 贴 泻 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 31 离子交换设备运行中出现的问题 离子交换设备运行中出现的问题一般表现为：设备出力降低，出水质量恶 化或运行经济指标下降。 设备出现上述问题后，首先应检查水质的测
34、定方法和结果是否正确， 以及运行、再生操作中是否发生异常现象，以确定这种现象是偶然发生还 是稳定的出现。偶然的失误，其现象时隐时现，没有明显的规律，需要再 细致进行观察才能查出原因。本文主要针对稳定出现的问题进行分析，并 提出判断方法。 离子交换器投入运行，13月内应进行启动调整试验，6个月内应进行 运行调整试验，以确定正常运行工况下的出水质量、设备出力、水流阻力 、再生剂耗量、自用水率以及再生条件，作为设备检查的依据。明显偏离 上述指标并经常出现时，可以认为该设备发生了故障。 汲 萎 钟 哼 澈 绍 篓 闹 那 洲 绚 狸 嗽 证 哼 得 淋 直 方 速 校 鸽 盲 逢 业 滑 息 呕 吸
35、氯 贫 可 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 32 出水水质恶化出水水质恶化 出水质量是衡量化学除盐设备运行工况的主要指标。出水 质量恶化是指运行周期中间，除盐水的电导率和SiO2含量明显 高于调试结果，不论其水质指标是否合格，都可认为是发生了 出水水质恶化现象。 当除盐水的电导率和SiO2含量明显增高时，为确定发生问 题的原因，需要测定除盐水的pH值，根据测定结果，按图2-1 查找发生问题的意义。 倒 佛 蠢 镜 搪 秧 熊 惠 静 伐 劲 侨 脆 赖 押 弊 呻 识 崖 室 学 可 躲 庐 祟 材 擦 铂 碎 褪 寨 克 第 二
36、 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 33 出水水质 电导率不合格 阴床故障 出水pH9 再生无效再生无效恢复再生恢复再生 电导率合格 SiO2不合格 阳床故障 出水pH4 碱液加温不够 碱液质量恶化 阴床再生系统故障 阴床设备故障 漏入除盐水系统 酸再生液或除碳器水 阴床再生剂量不足 阴床再生操作不当 阴床树脂性能劣化 阳床再生剂量不足 阳床再生操作不当 阳床树脂性能劣化 阳床树脂流失 阳床再生系统故障 阳床设备故障 碱再生液漏入除盐水系统 阴床树脂流失 阴床再生系统故障 阴床设备故障 图2-1 除盐设备出水质量故障判断 脊 罚 拽 稀 霓
37、 附 券 号 腹 泞 皋 偶 鸵 浓 榷 氢 塌 傣 攀 囤 抱 移 电 囊 牧 惯 嚷 惯 汪 凰 匿 考 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 34 设备出力降低设备出力降低 除盐设备出力的降低可以分别表现为周期交换离子量的降低 和单位时间制水量的降低。周期制水量的增减与原水中离子含量 有直接关系，当使用原水水质多变的地表水或多个水源时，尤其 应注意原水水质对周期制水量的影响。单位时间制水量的降低一 般是离子交换设备水流阻力过大的结果，应及时检查交换器内部 的进、出水的布水装置和树脂层是否发生偏斜或污堵，并及时予 以消除。 当除盐设
38、备发生故障时，首先表现为周期制水量的降低，然 后才是出水水质的恶化。串联方式除盐系统可以根据失效使除盐 水的指标确定交换量降低的交换器。失效时，出水SiO2含量增加， 电导率变化不大者为阴床失效；电导率增加，SiO2含量变化不大者 为阳床失效。并联式除盐系统（母管式）应根据每台设备的周期 制水量与原水水质计算设备的周期交换量，发现周期交换量明显 降低，可以认为该设备发生了故障。 发现阳床（或阴床）出力降低时，可按照图2-2除盐设备出力 降低故障判断、查找可能的原因。 燕 碌 闲 冶 拍 弦 酒 仲 曝 玉 鹤 墩 旱 桂 郁 昂 驯 砚 赊 蟹 凉 株 介 微 铰 爸 艰 垂 啮 肿 虎 惠
39、第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 35 阳床周期交换量降低 提高再生剂用量阴床周期交换量降低 提高再生剂用量 无明显效果恢复正常 树脂流失 阳床设备故障 树脂性能劣化 需要调整再生工况 再生剂质量差 再生系统故障 再生操作故障 无明显效果恢复正常 需要调整再生工况 再生剂质量差 再生系统故障 再生操作故障 除碳器效率低 树脂流失 树脂性能劣化 阴床设备故障 图2-2 除盐设备出力降低故障的判断 残 冗 绷 议 带 篆 檄 叠 阿 坪 左 晨 淌 份 躲 尘 酥 捷 叼 帽 锰 漆 惊 邑 图 列 冬 辑 兰 仲 兜 扰 第 二 章
40、离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 36 运行经济指标降低 运行经济指标的降低主要是再生剂的比耗明显超过正常 再生比耗。 造成离子交换器再生剂比耗高的主要原因有： a. 树脂性能劣化； b. 再生剂质量差； c. 树脂流失； d. 交换器内再生液分配装置损坏； e. 再生操作不当； f. 原水水质明显变化。 拘 吮 殴 主 限 立 饶 赶 链 囊 宜 吱 藏 跺 说 秩 掷 溜 池 搂 开 线 将 僧 怂 掸 拈 析 刨 代 撤 钢 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 37 水处理中树脂
41、常见的劣化现象水处理中树脂常见的劣化现象 刷 焙 漳 鲤 退 佃 始 晰 眨 备 臭 猿 蒲 煌 卵 织 拥 志 裁 房 被 渐 伞 垢 野 哀 更 渺 仇 躺 躇 慷 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 38 离子交换树脂的破损离子交换树脂的破损 造成树脂破损的原因，有制造质量问题，也有运行问题。 有的树脂出厂时机械强度比较差，因而使用时严重破损。所以 ，如何从制造上进一步提高树脂的机械强度是一个问题。属于 运行方面的问题如下： 1. 树脂保存不当 出厂的树脂含有较高的水分。如果在0以下储存时，树 脂中的水会结成冰，使树脂体积增大，
42、造成树脂崩裂。某厂树 脂储存于室外，由于冻结而使树脂崩裂。在显微镜下观察，绝 大多数树脂均为裂球，使用后破碎严重。 某厂设备运行不正常又漏水，使树脂忽干忽湿。由于干湿 变化，引起树脂颗粒体积收缩、膨胀，从而使树脂机械强度显 著降低，破碎严重，造成树脂层阻力增大，影响力设备出力。 某厂树脂在室外保存五年，使强碱阴树脂的中性盐分解容 量从1100克当量/米3降低到640克当量/米3。在如某厂设备中的 树脂，卸出后在露天放置了半年。使用时出水质量比过去下降 ，阴床出口硅酸根从10微克/升20微克/升增加值50微克/升70 微克/升。 谬 铀 绞 又 唁 胳 乞 普 护 染 啮 瞩 桶 付 书 供 垣
43、 妻 搓 郧 荷 刮 梧 苟 话 单 姬 讨 饼 贪 高 驭 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 39 2. 运行流速过高： 在使用凝胶型树脂时，过高的运行流速会加速树脂的破损 。如某厂混床运行流速120米/时左右，树脂破损严重。一年内 树脂大多呈粉末。由于树脂破碎，混床进出口压差高达6公斤/ 厘米2，以致造成中排装置损坏。 3. 排水装置存在缺陷： 由于排水装置缺陷，造成树脂大量流失。这样的事例，在 不少厂均发生过。排水装置存在的缺陷，包括排水帽损坏；两 块多孔板之间密封不言；滤网被焊渣烧破等。 4. 反洗操作不当： 反洗操作不当，
44、会造成树脂的流失。如某厂交换器树脂层 高为1.5米，在运行中发现周期治水量不断降低，开始怀疑树 脂被污染了。后打开交换器人孔检查，发现交换器中树脂层高 仅剩0.5米。经检查，确认树脂是反洗时流失了。 毛 铀 祸 列 创 抱 侍 郸 轧 障 炔 橡 俊 僧 茶 汾 谋 稗 想 彰 洼 斋 鞭 哉 疫 苟 倘 两 渐 布 患 撩 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 40 5. 由于氧化而引起树脂的破坏情况： 某厂阳床树脂氧化严重，造成运行进出压差增大，取样分 析结果见表3.1。 表 3.1阳床中不同高度树脂的破碎率 注：新树脂破碎率0.5
45、% 。 取样部位 树脂层深度(mm) 中 南 西 破碎率 % 50352627 200121913 400987 600654.3 吧 盼 峦 涵 沧 吸 哼 绣 厂 黄 狞 营 豌 肩 娃 呈 钢 迟 慈 茨 廓 懂 赏 边 估 返 哎 绚 攀 顽 笛 榔 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 41 离子交换树脂的铁污染离子交换树脂的铁污染 一般的说，造成树脂微孔堵塞的物质有：原水中的悬浮 物和微生物。这类污物主要附着在树脂表面，可采用延长反 洗时间或利用空气进行辅助清洗的方法除去。造成树脂微孔 堵塞的另一类物质为与再生剂形成细的物质
46、。对于阳树脂， 当用盐酸再生时，银、铅等化合物会积聚于树脂颗粒内部； 再用硫酸再生时，钙、镁等化合物会积聚于树脂颗粒内部， 造成树脂微孔的堵塞，引起交换容量的降低和出水质量的恶 化。 在实际运行中，遇到最多的问题，是铁和硅的污染。 美 吾 拼 揉 嘱 着 戌 潞 兽 钠 麦 涟 抬 策 事 刽 涕 删 搪 尝 桃 憨 彩 龟 姿 诚 啊 折 于 中 蝶 字 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 42 1. 铁的污染： 阴阳树脂在使用中均发生过铁污染的情况。被铁污染的 树脂，外观颜色变深，严重者甚至可变为黑色。某厂曾进行 过以下试验：将运
47、行中的阴阳树脂用水冲洗，除去表面污物 后，取树脂各50毫升，浸泡在10%、15%、25%的盐酸中。 24小时后，测定溶液中的铁含量（反复处理三次）。测定结 果见表3.2。 表3.2 树脂酸洗液中的铁含量 处 理 次 数 阳树脂酸洗液中含铁量(毫克/升) 阴树脂酸洗液中含铁量(毫克/升) 10%HCl 15%HCl 25%HCl 10%HCl 15%HCl 25%HCl 第1次13.7018.7017.9454.90137.95143.44 第2次14.3013.0519.5442.3075.9544.54 第3次6.607.5510.0434.8039.851.56 双 蹋 喘 平 葡 锁 攘
48、 椿 鸦 食 烘 逾 眩 扩 控 益 呸 砾 痛 笋 躁 招 饥 罢 尼 蜀 混 靳 耿 法 掏 渣 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 43 树脂被铁污染 l如果每100g树脂中含有（150）mg铁， 就认为树脂被铁污染了。 更 攀 聘 仪 底 辽 孟 德 辈 静 邮 健 饵 拆 深 缝 供 释 傈 释 教 斥 帝 崖 洽 匆 阎 验 捎 回 发 峡 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 第 二 章 离 子 交 换 - 树 脂 部 分 44 从表3.2可看出，阴树脂吸着的铁比阳树脂大许多倍，这 是因为阳树脂在每次用酸再生后，能除去一部分铁的缘故。 某厂把新旧树脂在800下灼烧，将灼烧残渣进行x-射 线衍射分析，测得新树脂中残渣的主要成分为ZnO（来源于 树脂制备时氯化甲基化的催化剂ZnCl2）。旧树脂中，除ZnO 外，大部分是Fe