水的离子交换处理解析

(3)密度 树脂的密度有以下几种表示方法：
①干真密度：干燥状态下树脂本身的密度。
干真密度=
干树脂质量 树脂的真体积
克 / 毫升
②Байду номын сангаас真密度：树脂在水中经过充分膨胀后的密度。
湿真密度=
湿树脂的质量 湿树脂的真体积
克 / 毫升
③湿视密度：树脂在水中充分膨胀后的堆积密度。
湿视密度=
湿树脂的质量 湿树脂的堆体积
克 / 毫升
(4)孔径、孔度、孔容和比表面积
孔径表示微孔的大小 孔度是指单位体积离子交换树脂内部孔的容积 孔容是指单位质量离子交换树脂内部孔的容积。 比表面积是指单位质量的离子交换树脂具有的比表 面积。一般比表面积越大，越有利于交换。 （5）含水率
树脂的含水率是指单位质量的湿树脂（除去表面的 水分）所含水量的百分数。一般在50%左右。 对于含有一定活性基团的离子交换树脂来说，含水 率可以反映树脂的交联度和孔隙率的大小。含水率 大，就表示孔隙率大，交联度低。
❖ 也有一些离子交换树脂是由已具备活性基团的单体经过聚 合，或在聚合过程中同时引入活性基团，直接一步制得的。 如丙烯酸系树脂。
✓ 离子交换树脂
➢ 离子交换树脂的结构
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，可以人为的分为两个部分：一部分称为离子交换树脂的骨架；另一部分 时代有可交换离子的活性基团。 活性基团也由两部分组成：一是固定部分，二是活动部分。
（6）溶胀性
将干的离子交换树脂浸入水中时，其 体积变大的现象称为树脂的溶胀性。
溶胀：干的离子交换树脂侵入水中时，其体积会膨 胀，这种现象叫溶胀。
可逆 树脂侵入水中体积增大，干燥缩小 离子交换树脂有两种溶胀现象
不可逆 新树脂浸入水中溶胀后干燥体积 不会恢复到原来
当树脂由一种离子型转为另一种离子型时，其体积 就会发生改变，体积改变的百分数称树脂转型体 积改变率。
(5)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。 有两种表示法：质量表示法(单位质量树脂吸着能力)和体 积表示法(单位体积吸着能力)。 在表示交换容量时，为了统一起见，一般阳离子交换树脂 以Na型为准(也有以H型为准的)，阴离子交换树脂以Cl型 为准。
①全交换容量(Q) 此指标表示离子交换树脂中所有活性基团的总量。
✓ 2、除碳器
除碳器的作用是除去CO2。
原水中碳酸盐碱度，经过H离子交换，即转 化为H2CO3并存在平衡
Flash
水的离子交换除盐
水的离子交换软化和除碱，一般只适用于高压
以下的锅炉，随着高温高压锅炉的迅速发展，单纯 的软化、除碱已不能满足锅炉和机组对水质的要求 和安全运行，而必须把水中的溶解盐全部除尽。这 样，就发展了离子交换除盐工艺。
✓ 离子交换除盐原理
水的离子交换除盐(又叫化学除盐)，在火电厂
中普遍采用的是：将预处理后的清水，通过H型阳 离子交换器，使阳离子转换成H+，然后通过除碳器 除去二氧化碳，再通过OH型阴离子交换器使阴离 子转换成OH－，并立即与H+结合成水。
第二节 水的离子交换处理
水在进行混凝—石灰软化和过滤处理后，已 除去悬浮物和胶态杂质，硬度和碱度也有一定程
度的降低，但作为锅炉补给水，还远远达不到要
求，必须进行深度处理。目前火力发电厂普遍采 用的离子交换处理可以制得纯度很高的水。
水的离子交换除盐 水的离子交换软化和除碱 离子交换装置及其运行 再生系统 水的其他除盐方法
②中性盐分解容量
树脂能与中性盐进行交换反应的交换容量。表示强碱 基团量的多少。
③弱酸（碱）基团交换容量
两者之差
三、除盐系统
如果经预处理后的清水，仅仅需要除去Ca2+、 Mg2+（即软化），可以采用钠离子交换法。如果 不仅要求除去Ca2+、Mg2+，还要求除去碱度，则 采用氢—钠离子交换法。
✓ 钠离子交换法
➢ 离子交换树脂的分类
（1）按活性基团的性质分类 可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 此外，按活性基团的性质还可分为鳌合性、两性以及氧化还原性树脂 （2）按离子交换树脂的孔型分类 A 凝胶型树脂 B 大孔型树脂 （3）按单体种类分类 按合成树脂的单体种类不同，离子交换树脂还可以分为苯乙烯系，丙烯酸系等
这样，就得到含盐量极低的纯水。
Flash
➢ 一、离子交换的基本知识 ➢ （一）、离子交换树脂的结构及命名
❖ 离子交换树脂的合成过程一般分为两个阶段：高分子聚合 物骨架的制备和在高分子聚合物骨架上引入活性基团的反 应。即首先将单体（进行高分子聚合的主要原料）制备成 球状颗粒的高分子聚合物，然后在这种高分子聚合物上进 行有机高分子反应，使之带上所需要的活性基团。
钠离子交换过程如下式表示：
2RNa Ca2 (Mg 2 ) R2Ca(Mg ) 2Na
钠离子交换剂层中离子分布示意见图3-9。 水通过一个钠离子交换器叫一级钠离子交换，
出水残留硬度可满足低压锅炉要求，如果要求进 一步降低残留硬度，可采用二级钠离子交换，即 将两个钠离子交换器串联。
图3-9 钠离子交换剂层中离子分布示意
(3)中和与水解
离子交换树脂的中和与水解性能和通常的电 解质一样。
如H型离子交换树脂和碱溶液会进行中和反应：
RSO3H NaOH RSO3Na H2O
水解反应如：
具R有CO弱O酸N性a 或 弱H2碱O性基R团C的O离O子H 交 换Na树O脂H的盐 型容易水解。 (4)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，这种 性能称为离子交换树脂的选择性。
✓2、离子交换树脂的特性
➢ 物理性质
(1)外观 离子交换树脂一般均呈球形，是一种透明
或半透明的物质，依其组成不同颜色各异。 (2)颗粒度
树脂颗粒的大小对水处理工艺过程有较大 影响。颗粒大，交换速度慢；颗粒小，水通过 树脂层的压力损失大。用于水处理的树脂颗粒 粒径一般为0.3~1.2mm。 (3)含水量
➢ 2、化学性能
(1)离子交换反应的可逆性
离子交换反应的可逆性，使离子交换树脂可 以反复使用的重要性质。例如当以含有硬度的水 通过H型离子交换树脂时，反应式为：
2RH Ca2
(2)酸、碱性
R2Ca 2H
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。