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干貨分享|水處理工藝之離子交換法

2022-12-26250


近年來因為離子交換樹脂不僅可以再生,而且操作簡單、工藝條件成熟、流程短等優越性,使其在廢水處理領域的應用不斷擴大。那么離子交換樹脂到底是怎樣一種工藝?它的原理又是什么呢?


小編繼離子交換樹脂的應用及樹脂的各項參數,整理了關于離子交換的工藝、原理以及離子交換劑等常用知識,建議收藏~~


離子交換法


離子交換法

是一種借助于離子交換劑上的離子和污水中的離子進行交換反應而除去污水中有害離子的方法。


離子交換法的特點

離子交換過程是一種特殊的吸附過程,在許多方面與吸附過程類似。


與吸附法比較,其特點是:它主要吸附污水中的離子化物質,并進行等當量的離子交換。


離子交換法的作用

在污水處理中,離子交換主要用于回收和去除污水中的金、銀、銅、鎘、鉻、鋅等金屬離子,也用來對有機污水進行處理和凈化放射性污水。


離子交換原理

離子交換是指水溶液通過樹脂時,發生在固體顆粒與液體之間的界面上固-液間離子相交換的過程。


離子交換反應

離子交換反應是可逆反應,離子交換對不同組分顯示出不同的平衡特性。


在污水處理中最常見的離子交換反應是水的軟化、除鹽、去除或回收污水中的重金屬離子等。


水中的陽離子與交換劑上的 Na+進行交換反應,即2RNa + M2+====R2M+2Na+

式中R--離子交換劑的骨架;

Na+--交換劑上可交換離子;

M2+--水溶液中二價陽離子。

離子交換劑


離子交換劑

離子交換劑由骨架和交換基團組成。根據骨架,離子交換劑分為無機與有機兩大類。


無機離子交換劑

無機離子交換劑有天然沸石和人工合成沸石,沸石即可作陽離子交換劑,也能用作吸附劑。


沸石的交換原理

在污水中加人沸石后,通過沸石晶格空間的組分向顆粒內擴散,進行離子交換,對污水的特定成分進行分離。


沸石的種類

沸石類礦物有方沸石、菱沸石、片沸石等。合成無機物離子交換劑與天然沸石類似,能夠用其均勻空隙結構排出大分子,大規模應用的分子篩有合成毛沸石、合成菱沸石、合成絲光沸石等。


有機離子交換劑

有機離子交換劑有磺化煤和各種離子交換樹脂。

離子交換樹脂


離子交換樹脂

離子交換樹脂是一種具有離子交換特性的有機高分子聚合電解質,它是疏松、具有多孔結構的固體球形顆粒,粒徑一般為0.6~1.2mm(大粒徑樹脂)、0.3~0.6mm(中粒徑樹脂)、0.02~0.1mm(小粒徑樹脂)。


離子交換樹脂特點和結構

離子交換樹脂不溶于水,也不溶于電解質,其結構可分為不溶于水的樹脂本體和具有活性的交換基團兩部分。


樹脂本體為有機化合物和交聯劑組成的高分子共聚物,交聯劑的作用是使樹脂本體形成立體的網狀結構;


交換基團由起交換作用的離子和與樹脂本體連接的離子組成。


離子交換樹脂的“選擇性”

水中各種離子在與離子交換樹脂交換時,其能力是不同的。


有的離子很容易被樹脂吸附,但很難被“置換”下來;有的則很難被樹脂吸附,但很容易被“置換”下來。這種性能就稱為離子交換樹脂的“選擇性”。


離子交換樹脂選擇性的影響因素

1、離子帶的電荷越多,則越容易被離子交換樹脂吸附,例如二價離子就比一價離子易被吸附;

2、對帶有相同電荷量的離子而言,原子序大的離子,容易被吸附;

3、濃溶液與稀溶液相比,濃溶液中的低價離子易被樹脂吸附。


特種離子交換樹脂

特種離子交換樹脂是對某一種或者幾種目標污染物離子具有選擇性吸附能力的樹脂。


特種離子交換樹脂的特點

特種樹脂的官能團是在普通樹脂官能團的基礎上經過特殊的分子化學反應進行了一定的修飾改性或者直接使用了對某種污染物離子具有特殊親和性的物質做官能團。


特種離子交換樹脂的應用

一般適用于特定的行業、特定的水質以及針對特定的目標污染物的選擇性去除。而普通是樹脂一般指的是用于脫鹽、軟化等方面的陰陽離子交換樹脂,其他特殊用途普通樹脂無法勝任。


離子交換設備


常用的離子交換設備有固定床、移動床和流動床三種。


固定床離子交換設備


固定床離子交換設備是將離子交換樹脂裝在豎式交換容器內,欲處理的料液不斷地流過樹脂層,離子交換的各項操作都在該設備內進行。固定床離子交換操作包括交換、反沖洗、再生和清洗運行的過程,之后進入下一循環工序,所以該設備為間歇式運行。


固定床的類型

根據用途不同,固定床可設計成單床、多床和混床。


移動床離子交換器

移動床離子交換器指交換器中的離子交換樹脂在運動中是周期性移動的,即定期排出一部分已失效的樹脂和補充等量再生的樹脂,被排出已失效的樹脂在另一個設備中進行再生。


移動床工藝系統

移動床系統有單塔單周期再生、兩塔單周期再生、兩塔連續再生、兩塔多周期再生、三塔多周期再生等工藝系統。


三塔多周期移動床系統

三塔多周期移動床系統由交換塔、再生塔和清洗塔組成。在移動床運行中,儲樹脂斗中的樹脂層不斷移動,定期排出底部已經失效的樹脂,并補充進等量的再生樹脂。失效樹脂由水流送至再生塔進行再生,而后送至清洗塔進行清洗。


流動床離子交換設備

流動床離子交換裝置有壓力式和重力式兩種。

工程中常用的是重力式流動床,按結松重力式流動床又分為雙塔式(交換塔和再生清洗塔)和三塔式(交換塔、再生塔和清洗塔)兩種類型。


重力式雙塔流動床

重力式雙塔流動床的結構,由交換塔、再生清洗塔、水射器和輔助管路等組成。

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科海思(北京)科技有限公司成立于2010年,致力于環保技術革新,圍繞企業在廢水處理、資源回收、凈水處理、危廢處理、工藝缺陷等環境治理過程中成本高、難度大、穩定性差的現狀,為企業提供更高效、可持續、高回報的解決方案。


2011年科海思與美國Thermax集團、德國WATCH集團合作成為其中國區總代理,將“特種離子交換樹脂”引進國內,基于國情進行工藝創新,不斷進行科技創新和技術升級。在推廣實踐中,倡導 “環保治理價值化”新理念,在治理的同時進行廢物資源再生,將企業環保建設從單純投入轉為開源投資。


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