陽離子交換樹脂使用注意事項:
一般陽離子交換樹脂都是氫離子型,這樣的話就用1~2%的稀硫酸浸泡,時間12小時或以上,再用水洗至中性,即可使用。不能用自來水洗,要有去離子水,樹脂的ph一般不測定,測的是通過樹脂流出來的溶液的ph。
由於在合成樹脂過程中,樹脂表面及空隙中混摻有低分子和一些無機雜質(如銅、鐵等)、高分子單體物質,以及致孔劑等,因此樹脂在正式投入運行之前,必須將這些雜質除去,否則在使用過程中會以各種方式污染樹脂。特別應當指出,在含鉻廢水中,因鉻酸是一種氧化劑,如樹脂中有銅、鐵,便有催化氧化作用,從而加快樹脂氧化。預處理方法如下:1、熱水洗滌准備使用的新樹脂先用熱水反復清洗。陽樹脂可用70~80℃的熱水,陰樹脂(特別是強鹼陰樹脂)的耐熱性較差,可用50~60℃的熱水。開始浸洗時,每隔15分鍾左右換水一次,浸洗時要不是攪拌,換水4~5次後,可隔30分鍾左右換水一次,總共換水7~8次,浸泡至洗滌水不帶褐色,泡沫很少時為止。
樹脂的保養樹脂在使用過程中應防止懸浮物、有機物及油類等的污染,同時又要防止某些廢水對樹脂的劇烈氧化作用。因此,酸性氧化廢水進入陰樹脂前應去除重金屬離子,以防止重金屬對樹脂的催化作用。每次設備運行完畢後應將交換柱中廢水排回廢水池,代之以自來水或凈化水浸泡。樹脂飽和後要及時再生,再生後不宜長期在原液中浸泡停放,應及時淋洗干凈。
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B. 樹脂層為什麼不允許有氣泡的存在
主要原因是有氣泡的存在,通常樹脂層的強度就會受到影響。所以說我們在使用樹枝這類材料的時候,在固化的情況下,一般都需要把其中的氣泡盡量的排除來,得到穩定均一的塗層。
C. 環保專業一講義:離子交換
大綱要求:熟悉離子交換的技術和方法,了解主要離子交換劑的性能
離子交換法在水的軟化和除鹽中早已獲得廣泛的應用,目前已應用在回收和處理工業廢水中的有毒物質方面。
1.8.1離子交換的基本原理
水處理中主要採用離子交換樹脂和磺化煤用於離子交換。其中離子交換樹脂應用廣泛,種類多,而磺化煤為兼有強酸型和弱酸型交換基團的陽離子交換劑。
離子交換樹脂按結構特徵,分為:凝膠型、大孔型和等孔型;
按樹脂母體種類,分為:苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;
按其交換基團性質,分為:強酸型、弱酸型、強鹼型和弱鹼型。
⑴離子交換樹脂的構造
是由空間網狀結構骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團所構成的不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離,分成兩部分:固定部分,仍與骨架牢固結合,不能自由移動,構成所謂固定離子,活動部分,能在一定范圍內自由移動,並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應,稱為可交換離子。
⑵基本性能
①外觀
呈透明或半透明球形,顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等,
②交聯度
指交聯劑占樹脂原料總重量的百分數。對樹脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機械強度等有決定性影響,一般水處理中樹脂的交聯度為7%~10%。
③含水率
指每克濕樹脂所含水分的百分率,州磨雀一般為50%,交聯度越大,孔隙越小,含水率越少。
④溶脹性
指干樹脂用水浸泡而體積變大的現象。一般來說,交聯度越小,活性基團越容易電離,可交換離子的水合離子半徑越大,則溶脹度越大;樹脂周圍溶液電解質濃度越高,樹脂溶脹率就越小。
在生產中應盡量保證離子交換器有長的工作周期,減少再生次數,以延長樹脂的使用壽命。
⑤密度
分為干真密度、濕真密度和濕視密度
⑥交換容量
是樹脂最重要的性能,是設計離子交換過程裝置時所必須的數據,定量地表示樹脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容量。
⑦有效PH范圍
由於樹脂的交換基團分為強酸強鹼和弱酸弱鹼,所以水的PH值對其電離會冊早產生影響,影響其工作交換容量。弱鹼只能在酸性溶液中以及弱酸在鹼性溶液中有較高的交換能力。
⑧選擇性
即離子交換樹脂對水中某種離子能優先交換的性能。除與樹脂類型有關外,還與水中濕度和離子濃度有關。
⑨離子交換平衡
離子交換反應是可逆反應,服從質量作用定律和當量定律。經過一定時間,離子交換體系中固態的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應達到平衡,其平衡常數也稱為離子交換選擇系數。降低反應生成物的濃度有利於交換反應的進行。
⑩離子交換速率
主要受離子交換過程中離子擴散過程的影響。
其他性能:如溶解性、機械強度和耐冷熱性等。離子交換樹脂理論上不溶於水,機械強度用年損耗百分數表示,一般要求小於3%~7%/年。另外,溫度對樹脂機械強度和交換能力有影響。溫度低則樹脂的機械強度下降,陽離子比陰離子耐熱性能好,鹽型游首比酸鹼型耐熱好。
⑶樹脂層離子交換過程
以離子交換柱中裝填鈉型樹脂,從上而下通以含有一定濃度鈣離子的硬水為例,以交換柱的深度為橫坐標,以樹脂的飽和度為縱坐標,可繪得某一時刻的飽和度曲線。就整個交換過程而言,樹脂層的變化可分為三個階段。
1.8.2離子交換裝置運行方式
離子交換裝置按運行方式不同,分為固定床和連續床
⑴固定床的構造與壓力濾罐相似,是離子交換裝置中最基本的也是最常用的一種型式,其特點是交換與再生兩個過程均在交換器中進行,根據交換器內裝填樹脂種類及交換時樹脂在交換器中的位置的不同,可分為單層床、雙層床和混合床。
單層床是在離子交換器中只裝填一種樹脂,如果裝填的是陽樹脂,稱為陽床;如果裝填的是陰樹脂,稱為陰床。
雙層床是離子交換器內按比例裝填強、弱兩種同性樹脂,由於強、弱兩種樹脂密度的不同,密度小的弱型樹脂在上,密度大的強型樹脂在下,在交換器內形成上下兩層。
混合床則是在交換器內均勻混雜的裝填陰、陽兩種樹脂,由於陰、陽樹脂混雜,因此原水流經樹脂層時,陰、陽兩種離子同時被樹脂所吸附,其產物氫離子和氫氧根離子又因反應生成水而得以降低,有利於交換反應進行的徹底,使得出水水質大大提高。但其缺點是再生的陰、陽樹脂很難徹底分層。於是又發明了三層混床新技術,保證在反洗時將陰、陽樹脂分隔開來。
根據固定床原水與再生液的流動方向,又分為兩種形式,原水與再生液分別從上而下以同一方向流經離子交換器的,稱為順流再生固定床,原水與再生液流向相反的,稱為逆流再生固定床。
順流再生固定床的構造簡單,運行方便,但存在幾個缺點:在通常生產條件下,即使再生劑單位耗量二至三倍於理論值,再生效果也不太理想;樹脂層上部再生程度高,而下部再生程度差;工作期間,原水中被去除的離子首先被上層樹脂所吸附,置換出來的反離子隨水流流經底層時,與未再生好的樹脂起逆交換反應,上一周期再生時未被洗脫出來的被去除的離子,作為泄漏離子出現在本周期的出水中,所以出水剩餘被去除的離子較大;而到了了工作後期,由於樹脂層下半部原先再生不好,交換能力低,難以吸附原水中所有被去除的離子,出水提前超出規定,導致交換器過早地失效,降低了工作效率。因此,順流再生固定床只選用於設備出水較小,原水被去除的離子和含鹽量較低的場合。
逆流再固定床的再生有兩種操作方式:一是水流向下流的方式,一是水流向上流的方式,逆流再生可以彌補順流再生的缺點,而且出水質量顯著提高,原水水質適用范圍擴大,對於硬度較高的水,仍能保證出水水質,所以目前採用該法較多。
總起來說,固定床有出水水質好等優點,但固定床離子交換器存在三個缺點:一是樹脂交換容量利用率低,二是在同設備中進行產水和再生工序,生產不連續,三是樹脂中的樹脂交換能力使用不均勻,上層的飽和程度高,下層的低。
為克服固定床的缺點,開發出了連續式離子交換設備,即連續床。
⑵連續床又分為移動床和流動床
移動床的特點是樹脂顆粒不是固定在交換器內,而是處於一種連續的循環運動過程中,樹脂用量可減少三分之一至二分之一,設備單位容積的處理水量還可得到提高,如雙塔移動床系統和三塔移動床系統。
流動床是運行完全連續的離子交換系統,但其操作管理復雜,廢水處理中較少應用。
1.8.3離子交換工藝的設計
⑴進水預處理
廢水成分復雜,應進行預處理,目的是保障反應器中離子交換樹脂交換容量充分得以發揮,並有效延長使用壽命。預處理的對象包括進水的水溫、PH值、懸浮物、油類、有機物、引起樹脂中毒的高價離子和氧化劑等。
⑵樹脂的選用
選擇樹脂時應考慮交換容量、進水水質和離子交換器的運行方式等,選擇合適的樹脂。
例如考慮進水水質時,對於只需去除進水中吸附交換能力較強的陽離子,可選用弱酸型樹脂,若需去除的陽離子的吸附交換能力較弱,只能選用強酸型陽離子樹脂。考慮離子交換器的運行方式時,移動床和流動床要選用耐磨、高機械強度的樹脂。對於混床,要選用濕真密度相差較大的陰、陽樹脂。另外,不同樹脂的交換容量有差異,而同一種樹脂的交換容量還受所處理廢水的懸浮物、油類、高價金屬離子等影響。
⑶掌握工藝設計參數
1.8.4離子交換法在水處理中的應用
離子交換法目前廢水處理中得到了廣泛應用,例如
⑴用於含鉻廢水的處理
對於廢水,經預處理後,可用陽樹脂去除三價鉻和其他陽離子,用陽樹脂去除六價鉻,並可回收鉻酸,實現廢水在生產中的循環使用。
⑵含鋅廢水的處理
化纖廠紡絲車間的酸性廢水主要含有硫酸鋅、硫酸和硫酸鈉等,用鈉離子型陽樹脂交換其中的鋅離子,用芒硝再生失效的樹脂,即可得到硫酸鋅的濃縮液。
⑶電鍍含氰廢水的處理
陰樹脂對絡合氰(即氰與金屬離子的絡合物)的結合力大,所以利用陰離子交換樹脂能消除氰化物以及重金屬離子的污染,並將其回收利用。
⑷有機廢水的處理
如洗滌煙草的過程中產生的含有煙鹼的廢水,可以用陽樹脂回收後作為殺蟲劑。
⑸用於水的軟化處理
例如利用鈉離子交換軟化法可以去除水中的硬度。
⑹水的除鹽
分復床除鹽和混合床除鹽等系統。
復床是指陽、離子交換器串聯使用,常用的系統有強酸-脫氣-強鹼系統,強酸-弱鹼-脫氣系統以及強酸-脫氣-弱鹼-強鹼系統等。
混合床除鹽具有水質穩定、間斷運行影響小、失效終點分明等特點。
關於離子交換今年考的題目是關於離子交換樹脂的選擇,題目內容是:在強酸陽離子樹脂交換次序中哪一項是正確的,這樣的題從76頁各種樹脂對離子的選擇性順序中可以選出正確答案。
另外,某一道目內容是:按「⑴交換、⑵反洗、⑶清洗、⑷再生」進行編號,離子交換工藝過程的順序是:A ⑴→⑵→⑶→⑷,B⑴→⑵→⑷→⑶,C⑴→⑶→⑵→⑷,D⑴→⑷→⑶→⑵,從教材內容可知順序是交換、反洗、再生、清洗,答案應選B。
D. 在水的軟化實驗中,離子交換柱內有氣泡對實驗有何影響
水流來速度會慢下來,離子交換效果也自不好,使柱子的容量降低。
有了氣泡以後相當於柱子的截面積小了,壓降增大,流速就會降低。
離子交換要靠溶液和交換樹脂相接觸。氣泡會占據一定的樹脂的表面積,使交換不充分,同時也降低了柱子的容量。
E. 離子交換樹脂使用過程中,若是液位下降導致樹脂暴露在空氣中,會不會導致樹脂破碎
樹脂會因為暴露空氣中丟失水分而失去活性,當再進入料液以後或者酸鹼再生時,容易導致樹脂破碎。可以嘗試用飽和鹽水浸泡48小時以上,看看能否恢復交換能力,切勿直接用再生液或水溶液浸泡,一定要用飽和鹽水。
F. 離子交換樹脂暴露在空氣中為何會失去活性
對於水處理等應用環節來講,離子交換樹脂長期暴露於空氣中,會逐漸版丟失網孔內的游權離水分,導致功能集團失去活性。一般短時間失水,可以採用飽和鹽水浸泡恢復,長時間失水,樹脂恢復概率較低。但在一些將離子交換樹脂作為催化劑或者最為吸附劑應用時,往往是要求離子交換樹脂含水量越低越好。
G. 裝好的離子交換柱應沒有氣泡,為什麼
裝好的離子交換柱應沒有氣泡是為了提高交換容量。根據查詢的相關信息顯示,離子交換樹脂中有氣泡,則氣泡所在位置的樹脂就不可能再與水或溶液接觸了,這部分樹脂就失去了交換能力,總交換容量就下降了。
H. 為什麼離子交換器內樹脂層有空氣時對再生有影響
樹脂層進入空氣後,部分樹脂就會被氣泡所包圍,再生液便不能通過被空氣所佔領的部分,因而使這部分樹脂不能進行再生,促使交換器出力降低,同時也會造成水質不良
I. 離子交換樹脂的問題
樹脂在未使用之前,可能會含有一定的雜質,當樹脂使用的時候,雜質也會隨著樹脂一起進入溶液中,影響產水的水質,嚴重可能會導致樹脂失效,為了防止這些有機物和無機的雜質影響出水質量效率,因此對新樹脂要進行預處理。還可以考慮在離子交換樹脂後,再加混床樹脂,如果要求達到18兆歐,可以使用拋光樹脂。
樹脂預處理的方法有哪些?1.對出廠很久的離子交換樹脂,需要用飽和食鹽浸泡處理,處理後沖洗至清,再進行再生。2.弱鹼樹脂預處理,將樹脂用溫水浸泡4-8小時後,用水洗至PH=6再用,2-4%氫氧化鈉浸泡4-8小時,用水洗至中性,待用。3.應用於醫葯、食品行業的樹脂,預處理最好先用乙醇浸泡,而後再用酸鹼進行交替處理,大量清水淋洗至中性待用。4.預處理中最後一次通過交換柱的是酸還是鹼,決定於使用時所要求的離子型式。5.為了保證所要求的離子型式的徹底轉換,所用的酸、鹼應是過量的。6.各種樹脂因品種、用途不一,預處理的方法也有區別,預處理時的酸鹼濃度及接觸時間等,可具體參考各型號樹脂的介紹。
預處理有哪些注意事項?
1.預處理時的用水必須使用干凈的水,一般使用除鹽水或者軟化水,因為如果使用生活用水清洗樹脂,生活用水中含有一定的污染物,這些污染物也會對樹脂造成污染,樹脂的預處理就沒有意義了,而且陰樹脂非常容易被污染。
2.預處理浸泡時,使用的液體體積一般是樹脂體積的兩倍,防止樹脂浸泡不完全的情況出現,也必須要使用干凈的水。
3.如果是小型制水制備,樹脂可以不用進行預處理,直接使用再生制水,使用2倍的再生劑,對樹脂進行再生,然後用干凈的水清洗樹脂就可以了。
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