离子交换工艺简介(推荐3篇)

温存分享2013-07-08 04:49:18 次阅读

离子交换工艺简介篇一

离子交换工艺是一种常用的分离和纯化技术，广泛应用于水处理、制药、食品加工、化工等领域。它通过交换介质中的离子，将溶液中的杂质离子去除或将目标离子富集，从而达到提纯的目的。

离子交换工艺的基本原理是利用交换介质的特性，通过吸附和解吸的作用将溶液中的离子选择性地吸附到交换介质表面上，并与交换介质上的离子发生交换反应。常用的交换介质包括树脂、矿物质和合成材料等。其中，树脂是最常用的交换介质，具有良好的选择性和吸附能力。

离子交换工艺通常包括两个步骤：吸附和解吸。在吸附阶段，溶液中的离子与交换介质表面上的离子发生交换反应，被吸附到交换介质上。这个过程是可逆的，离子在交换介质上的吸附量与其在溶液中的浓度成正比。在解吸阶段，通过改变溶液的性质，如改变pH值或加入适当的溶剂，使交换介质上吸附的离子重新进入溶液中，从而达到目标离子的富集或杂质离子的去除。

离子交换工艺具有许多优点。首先，它可以高效地去除溶液中的杂质离子，如重金属离子、有机物等，从而提高溶液的纯度。其次，离子交换工艺具有较高的选择性，可以选择性地吸附特定的离子，从而实现对目标离子的富集。此外，离子交换工艺操作简单，工艺流程相对稳定，易于控制和调节。

离子交换工艺也存在一些局限性。首先，交换介质的选择性和吸附能力可能受到溶液中其他成分的影响，从而影响工艺的效果。其次，交换介质的寿命有限，需要定期更换或再生。此外，离子交换工艺对溶液的处理量相对较小，处理大量溶液时需要相应的设备和工艺流程。

总的来说，离子交换工艺是一种常用的分离和纯化技术，具有高效、选择性和易于操作的优点。它在水处理、制药、食品加工、化工等领域具有广泛的应用前景，并为相关行业提供了可靠的解决方案。

离子交换工艺简介篇二

离子交换工艺是一种常用的水处理技术，通过交换介质上的离子与溶液中的离子发生交换反应，实现对溶液中杂质离子的去除或目标离子的富集。离子交换工艺在水处理中被广泛应用，可以有效去除水中的硬度离子、有机物、重金属离子等。

离子交换工艺在水处理中的应用主要包括软化、脱盐和去污三个方面。在软化方面，离子交换工艺可以去除水中的钙、镁离子等硬度离子，减少水垢的生成，延长设备寿命。在脱盐方面，离子交换工艺可以去除水中的阴、阳离子，实现水的脱盐净化，适用于海水淡化和纯水制备等领域。在去污方面，离子交换工艺可以去除水中的有机物和重金属离子，降低水中的COD和重金属浓度，实现水的净化和环境保护。

离子交换工艺的操作流程相对简单，主要包括吸附、洗涤、再生和再生废液处理等步骤。在吸附阶段，溶液中的离子与交换介质表面上的离子发生交换反应，被吸附到交换介质上。在洗涤阶段，用适当的溶剂冲洗交换介质，将吸附的离子从交换介质上洗下。在再生阶段，通过改变溶液的性质，如改变pH值或加入适当的溶剂，使交换介质上吸附的离子重新进入溶液中，从而实现交换介质的再生和离子的富集。在再生废液处理阶段，对产生的废液进行处理，以确保环境的安全。

离子交换工艺的效果受到交换介质的选择性和吸附能力的影响。常用的交换介质包括阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和混床离子交换树脂等。根据不同的水处理需求，选择适当的交换介质可以提高工艺的效果和经济性。

总的来说，离子交换工艺是一种常用的水处理技术，广泛应用于软化、脱盐和去污等方面。它通过交换介质上的离子与溶液中的离子发生交换反应，实现对溶液中杂质离子的去除或目标离子的富集。离子交换工艺具有操作简单、效果可靠和经济性高的优点，为水处理行业提供了一种重要的解决方案。

离子交换工艺简介篇三

离子交换工艺简介

　　离子交换工艺除盐化学交换，需要酸碱再生，其再生频率大，酸碱用量大，对周围的水和大气环境均有较大程度的影响。下面小编为大家整理了关于离子交换工艺的文章，一起来看看吧!

　　1离子交换的基本原理

　　水处理中主要采用离子交换树脂和磺化煤用于离子交换。其中离子交换树脂应用广泛，种类多，而磺化煤为兼有强酸型和弱酸型交换基团的阳离子交换剂。

　　离子交换树脂按结构特征，分为：凝胶型、大孔型和等孔型;

　　按树脂母体种类，分为：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;

　　按其交换基团性质，分为：强酸型、弱酸型、强碱型和弱碱型。

　　⑴离子交换树脂的构造

　　是由空间网状结构骨架(即母体)与附属在骨架上的许多活性基团所构成的不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成两部分：固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成所谓固定离子，活动部分，能在一定范围内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子。

　　⑵基本性能

　　①外观

　　呈透明或半透明球形，颜色有乳白色、淡黄色、黄色、褐色、棕褐色等，

　　②交联度

　　指交联剂占树脂原料总重量的百分数。对树脂的许多性能例如交换容量、含水率、溶胀性、机械强度等有决定性影响，一般水处理中树脂的交联度为7%～10%.

　　③含水率

　　指每克湿树脂所含水分的百分率，一般为50%，交联度越大，孔隙越小，含水率越少。

　　④溶胀性

　　指干树脂用水浸泡而体积变大的现象。一般来说，交联度越小，活性基团越容易电离，可交换离子的水合离子半径越大，则溶胀度越大;树脂周围溶液电解质浓度越高，树脂溶胀率就越小。

　　在生产中应尽量保证离子交换器有长的工作周期，减少再生次数，以延长树脂的使用寿命。

　　⑤密度

　　分为干真密度、湿真密度和湿视密度

　　⑥交换容量

　　是树脂最重要的性能，是设计离子交换过程装置时所必须的数据，定量地表示树脂交换能力的大小。分为全交换容量和工作交换容量。

　　⑦有效ph范围

　　由于树脂的交换基团分为强酸强碱和弱酸弱碱，所以水的ph值对其电离会产生影响，影响其工作交换容量。弱碱只能在酸性溶液中以及弱酸在碱性溶液中有较高的交换能力。

　　⑧选择性

　　即离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能。除与树脂类型有关外，还与水中湿度和离子浓度有关。

　　⑨离子交换平衡

　　离子交换反应是可逆反应，服从质量作用定律和当量定律。经过一定时间，离子交换体系中固态的树脂相和溶液相之间的离子交换反应达到平衡，其平衡常数也称为离子交换选择系数。降低反应生成物的浓度有利于交换反应的进行。

　　⑩离子交换速率

　　主要受离子交换过程中离子扩散过程的影响。

　　其他性能：如溶解性、机械强度和耐冷热性等。离子交换树脂理论上不溶于水，机械强度用年损耗百分数表示，一般要求小于3%～7%/年。另外，温度对树脂机械强度和交换能力有影响。温度低则树脂的机械强度下降，阳离子比阴离子耐热性能好，盐型比酸碱型耐热好。

　　⑶树脂层离子交换过程

　　以离子交换柱中装填钠型树脂，从上而下通以含有一定浓度钙离子的硬水为例，以交换柱的深度为横坐标，以树脂的饱和度为纵坐标，可绘得某一时刻的饱和度曲线。就整个交换过程而言，树脂层的变化可分为三个阶段。

　　2离子交换装置运行方式

　　离子交换装置按运行方式不同，分为固定床和连续床

　　⑴固定床的构造与压力滤罐相似，是离子交换装置中最基本的也是最常用的一种型式，其特点是交换与再生两个过程均在交换器中进行，根据交换器内装填树脂种类及交换时树脂在交换器中的位置的不同，可分为单层床、双层床和混合床。

　　单层床是在离子交换器中只装填一种树脂，如果装填的是阳树脂，称为阳床;如果装填的是阴树脂，称为阴床。

　　双层床是离子交换器内按比例装填强、弱两种同性树脂，由于强、弱两种树脂密度的不同，密度小的弱型树脂在上，密度大的强型树脂在下，在交换器内形成上下两层。

　　混合床则是在交换器内均匀混杂的装填阴、阳两种树脂，由于阴、阳树脂混杂，因此原水流经树脂层时，阴、阳两种离子同时被树脂所吸附，其产物氢离子和氢氧根离子又因反应生成水而得以降低，有利于交换反应进行的`彻底，使得出水水质大大提高。但其缺点是再生的阴、阳树脂很难彻底分层。于是又发明了三层混床新技术，保证在反洗时将阴、阳树脂分隔开来。

　　根据固定床原水与再生液的流动方向，又分为两种形式，原水与再生液分别从上而下以同一方向流经离子交换器的，称为顺流再生固定床，原水与再生液流向相反的，称为逆流再生固定床。

　　顺流再生固定床的构造简单，运行方便，但存在几个缺点：在通常生产条件下，即使再生剂单位耗量二至三倍于理论值，再生效果也不太理想;树脂层上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期间，原水中被去除的离子首先被上层树脂所吸附，置换出来的反离子随水流流经底层时，与未再生好的树脂起逆交换反应，上一周期再生时未被洗脱出来的被去除的离子，作为泄漏离子出现在本周期的出水中，所以出水剩余被去除的离子较大;而到了了工作后期，由于树脂层下半部原先再生不好，交换能力低，难以吸附原水中所有被去除的离子，出水提前超出规定，导致交换器过早地失效，降低了工作效率。因此，顺流再生固定床只选用于设备出水较小，原水被去除的离子和含盐量较低的场合。

　　逆流再固定床的再生有两种操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以弥补顺流再生的缺点，而且出水质量显著提高，原水水质适用范围扩大，对于硬度较高的水，仍能保证出水水质，所以目前采用该法较多。

　　总起来说，固定床有出水水质好等优点，但固定床离子交换器存在三个缺点：一是树脂交换容量利用率低，二是在同设备中进行产水和再生工序，生产不连续，三是树脂中的树脂交换能