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1、离子交换树脂,什么是离子交换树脂? 离子:带有负电荷可水解的物质 交换: 化学反应过程 树脂:高聚物可以发生化学反应的功能高分子,离子交换树脂,离子交换树脂的分类有机合成高聚物, 如. 苯乙烯-丁二烯 粒子结构：凝胶型，大孔型粒径分布：单分散，多分散官能团：酸性（强或弱），碱性（强或弱）,交联度= 二乙烯基苯在基体中的摩尔分数,交联度,解交联机理,HO - OH,O2,树脂形态基体: 二乙烯基苯交联聚苯乙烯,结构,微孔: 50 nm 1nm =10-9 m,凝胶微孔结构,局部凝胶整体大孔结构,凝胶结构,凝胶型树脂粒子透明无内表面微孔孔径 3 nm外表面积 200 - 400 cm2/g,凝胶结
2、构 (透明),均匀的微孔分布,便于均相离子交换,典型交联度: 4 - 10%,微孔,大孔结构,大孔型树脂粒子不透明内表面积 800 m2/g微孔孔径 2 nm大孔孔径 100 nm外表面积 200 - 400 cm2/g,大孔结构 (不透明),聚合反应时存在惰性溶剂 (致孔剂)，反应结束后使溶剂挥发，大孔便形成了,典型交联度: 12 - 20%,树脂官能化,离子交换树脂的离子基团键和在高聚物基体上:,结构,阳离子交换树脂 强酸性阳离子交换树脂 - SO3-弱酸性阳离子交换树脂- COO - 阴离子交换树脂强碱性阴离子交换树脂- NR3+弱碱性阴离子交换树脂- NH2 / - NR2,溶液中的离
3、子交换动力学,强酸型SO3- H+完全电离选择性 Na H,耐斯特层 (快速膜渗透动力学),H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,穿过带电荷的膜快速扩散,完全电离 SAC, SBA,溶液中的离子交换动力学,耐斯特层 (快速膜渗透动力学),H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,
4、H+,H+,H+,H+,Na+,Na+,Na+,Na+,Na+,快速的离子交换,完全电离 SAC, SBA,溶液中的离子交换动力学,耐斯特层 (快速膜渗透动力学),H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,H+,粒子内部达到平衡状态,Na 泄漏发生当 粒子内平衡速率(H+ 扩散到表面)小于 Na+ 穿过膜扩散速率,达到工作交换量后发生离子泄漏,完全电离 SAC, SBA,阳离子交换树脂的电解:,解离 ( 弱酸性 ):,解离 ( 强酸性 ):,结构,失效 ( 弱酸性 ):,2R -
5、CO2H + CaSO4,2R - CO2H + CaHCO3,R - CO2H + NaOH,R - CO2Na + HOH,2R - CO2Ca + HOH + CO2,2R - CO2Ca + H2SO4,弱酸性阳离子交换树脂的反应:,结构,阳离子交换树脂的再生,再生 ( 弱酸性 ):,再生 ( 强酸性 ):,结构,reversible,强酸型阳离子交换树脂的选择性,Al3+ Ba2+ Pb2+ Sr2+ Ca2+ Ni2+ Cd2+ Cu2+ Co2+ Zn2+ Fe2+ Mg2+ Mn2+ Ag+ K+ NH4+ Na+ Li+ H+,Na+,Al3+,Ca2+,H+,Na+,进水,
6、产品,什么是离子?,Cl- Na+,通直流电,盐:( NaCl ),当酸，碱，盐 (电解质 ) 溶于水中时, 它们以等摩尔量的正电荷粒子与负电荷粒子的形式进入水中（电离）。电解质在水中不会以分子状态存在。 带电粒子在水中无规分布并可以自由移动。这些带电粒子被称为离子。,阳离子 阴离子 Na+ Cl- K+ NO3- NH4+ SO42- Ca2+ HCO3- Mg2+ SiO2,+,-,阳极,阴极,各种水及其来源,- 地表水 ( 溪流，河，池塘，湖， 海水，盐水，水库 )- 地下水 ( 泉水，井水 )- 降水 ( 雨，雪，冰雹 )- 自来水 - 废水 ( 民用，商业， 工业 ),工业用水,-
7、洗衣店, 纺织, 制革- 水泥，混凝土- 造纸- 玻璃陶瓷- 橡胶- 金属加工- 摄像- 发电- 重工业,在饮用水上的应用,- 家庭 - 游泳池- 酿酒厂, 蒸馏车间- 罐装食品, 食用油 与人造奶油工厂- 糖及淀粉厂,乳制品, 面包店- 医药工业- 农业 - 饮料行业 ( 可口可乐，百事可乐 ),工业水处理,使用离子交换树脂处理水简单而经济，可以达到任何要求的纯度（例如可以制取高纯水）,- 发电站- 炼油厂- 石化/医药工业 - 造纸工业- 食品- 家用电器- 医疗技术- 电子工业,待处理水的水源水质决定了树脂类型与处理工艺,SiO2,SiO2,CO2/H2O - degasser,SiO2
8、,SiO2,H2O,H2O,HCO3-,Mg2+,H+,NO3-,Ca2+,Cl-,SO42+,Organics,Organics,Organics,Organics,Organics,Decationization,Demineralization,软化,处理后的水质,SACNa,WACH form,SACH form,WBAFree base,SBAOH form,水处理,水的预处理-絮凝:- 加入石灰- Fe/Al 盐- 机械过滤:- 磺化煤- 砂砾 - 过滤:- 活性炭- 吸附树脂,Ca2+,Mg2+,Cl-,SiO2,Organics,Na+,K+,NH4+,中性交换(除硝酸根),N
9、a+,K+,NH4+,Cl-,NO3-,SO42+,CO2/H2O- degasser,CO2/H2O - degasser,Dealkalization,Na+,K+,NH4+,Cl-,NO3-,SO42+,机械过滤,脱盐,混床,CO,2,Air,SAC,SBA,SAC,进水,SAB,化学品,顺流技术,CO,2,Air,进水,浮床系统,脱盐水,SAC,化学品,SBA,SAC,SBA,悬浮固体,有机物,SiO2,Na+K+NH4+,Mg2+,Ca2+,SO42-,NO3-,Cl-,HCO32-,总硬度,碳酸盐硬度,永久硬度,天然水的构成,软化,除去碱土金属离子 !,碱土金属离子 (Ca, Mg, Sr, Ba) 被碱金属离子(Na, K)替代,
