離子交換塔流動床結構圖

『壹』 離子交換的基本原理和裝置運行方式

離子交換是利用固體離子交換劑中的離子與溶液中的離子進行交換的過程，廣泛應用於水處理等領域。以下是關於離子交換基本原理和裝置運行方式的詳細介紹：
1.1 離子交換的基本原理
在水處理中，主要採用離子交換樹脂和磺化煤進行離子交換。離子交換樹脂具有多種類型，包括凝膠型、大孔型和等孔型，以及苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等。根據交換基團的性質，可分為強酸型、弱酸型、強鹼型和弱鹼型。
離子交換樹脂由空間網狀結構骨架和活性基團構成。活性基團遇到水時會電離，分為固定離子和可交換離子。固定離子與骨架牢固結合，不能自由移動；可交換離子能在一定范圍內自由移動，並與其他同性離子進行交換反應。
此外，離子交換樹脂的基本性能包括外觀、交聯度、含水率、溶脹性、密度、交換容量、有效PH范圍、選擇性和離子交換平衡等。這些性能對樹脂的應用和性能評價具有重要意義。
1.2 離子交換裝置運行方式
離子交換裝置按運行方式不同，主要分為固定床和連續床。
固定床是離子交換裝置中最基本和常用的類型，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不同，可分為單層床、雙層床和混合床。
連續床是為克服固定床缺點而開發的，主要包括移動床和流動床。移動床的特點是樹脂顆粒處於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。流動床是運行完全連續的離子交換系統，但在廢水處理中較少應用。
總之，離子交換技術在水處理等領域具有重要作用。了解其基本原理和裝置運行方式有助於提高離子交換效果，延長設備使用壽命。

『貳』 固定床簡介

固定床是一種在多相過程中，尤其是有固相參與且固相處於靜止狀態時使用的設備。在固定床中，固相如離子交換樹脂、催化劑顆粒、吸附劑顆粒等構成的物料層，被稱作固定床。

以固定床離子交換柱為例，其中的離子交換樹脂層構成了固定床的一部分，它主要用於去除水中的雜質或進行離子交換過程。在固定床催化反應器中，催化劑顆粒層作為固定床，用於催化多相反應過程，如化學合成、催化裂化等。固定床吸附器中，吸附劑顆粒層作為固定床，用於吸附或去除特定氣體或液體中的物質。

固定床反應器是利用固體催化劑或固體反應物實現多相反應過程的設備。這類反應器通常裝填直徑在2～15mm范圍內的固體顆粒，這些顆粒堆積成一定高度或厚度的床層。床層處於靜止狀態，流體通過床層進行反應。與流化床反應器和移動床反應器相比，固定床反應器的特點是固體顆粒保持靜止，流體在床層內流動進行反應。

固定床反應器主要用於實現氣固相催化反應，如氨合成塔、二氧化硫接觸氧化器、烴類蒸汽轉化爐等。在這些應用中，固定床反應器通過固體催化劑促進化學反應的進行。對於氣固相或液固相非催化反應，床層填裝固體反應物，以實現化學反應。

涓流床反應器是另一種類型的固定床反應器。這類反應器中，氣、液相並流向下通過床層，形成氣液固相接觸，用於實現特定的化學反應過程。固定床反應器因其在多相反應中的高效應用，在化工、石化等多個領域發揮著重要作用。

『叄』 三塔流動床與軟化水設備有什麼區別

奧凱牌三抄塔流動床：襲AOK三塔式流動床軟水設備是由交換塔、再生塔、清洗塔、溶鹽器、軟水泵、噴射器、閥門、管道等組成。主要用於軟化水處理, 利用鈉型陽離子交換樹脂去除水中鈣鎂離子，降低原水硬度，以達到軟化硬水的目的 從而避免碳酸鹽在管道、容器、鍋爐產生結垢現象。大大節省投資成本的同時又能保證生產順利進行。它的最大特點是不需要停床再生和清洗，可以不間斷地連續供水，適應當前大多數單位不停機生產的需要。

奧凱牌軟化水設備：軟化水處理設備工作程序：
1. 供水：未處理的水通過樹脂層，發生交換反應，產生軟水。
2. 反洗：水從樹脂層下部進入，松動樹脂，去除細碎雜物。
3. 進鹽水再生：利用較高濃度的鹽水（Nacl）流過樹脂，將失效樹脂重新還原為鈉型可用樹脂。
4. 沖洗：按照供水時的流程使水通過樹脂沖洗掉多餘的鹽液和再生交換下來的鈣、鎂離子。

『肆』 離子交換的基本原理和裝置運行方式

離子交換的基本原理和裝置運行方式

藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換，以達到提取或去除溶液中某些離子的目的，是一種屬於傳質分離過程的單元操作。離子交換是可逆的等當量交換反應。下面一起來了解一下離子交換的基本原理和裝置運行方式：

1.1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，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。

1.2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。

『伍』 水處理工藝之離子交換法

離子交換法：凈化之鑰

在水處理的璀璨星河中，離子交換法猶如一顆璀璨的明珠，憑借其獨特的魅力與高效性能，扮演著至關重要的角色。它巧妙地通過離子交換劑與污水中的有害離子展開一場精密的化學舞會，通過離子間的等當量交換，實現雜質的去除和資源的回收。

固液間的魔法交換

其工作原理在於，離子交換劑，無論是無機的沸石，還是有機的磺化煤和樹脂，都以它們疏鬆多孔的結構，像一張精細的篩子，有選擇地吸附和釋放離子。樹脂的官能團，如交換基團，就像吸附和連接離子的神奇觸手，使得整個過程既可逆又具有針對性。

選擇性與適應性

離子的電荷量和原子序數對吸附效果有著顯著影響。二價離子往往比一價離子更易被吸附，而低價離子在高濃度溶液中則顯得格外親和。這就是為什麼特種離子交換樹脂能夠針對特定的污染物，如重金屬離子，進行高效吸附的原因。

精細設備的構建

為了更有效地利用這種技術，離子交換設備設計得既巧妙又多樣。固定床，如間歇式的單床或多床，甚至是混床，操作模式各有千秋。移動床則通過樹脂周期性地移動，實現連續處理。而流動床，無論是壓力式還是重力式，都以它們的靈活性在行業中大放異彩。

創新設計的三塔多周期移動床

在現代水處理領域，三塔多周期移動床的設計更是匠心獨運，它通過連續的處理周期，提升了處理效率和污染物去除的深度，尤其適用於對水質要求嚴苛的特定行業。

重力式流動床：穩定性與效率的完美結合

最後，重力式流動床以其雙塔或三塔的結構，結合重力作用，實現了穩定且高效的運行，成為眾多水處理設施的首選。

離子交換法，以其獨特的選擇性和高效性，為我們的水資源凈化提供了強有力的支持，是現代環保科技中的瑰寶。在未來的水處理領域，它將持續創新，為清潔的水世界貢獻力量。

『陸』 軟水機的原理圖

工作原理：

1、離子交換法

家用軟化水設備是應用離子交換技術，通過樹脂上的功能離子與水中的鈣、鎂離子進行交換，從而吸附水中多餘的鈣、鎂離子，達到去除水垢(碳酸鈣或碳酸鎂)的目的。

使用軟水，水杯、茶壺、浴缸、水斗不再滋生水垢，更容易清洗。家中的自來水管不再結水垢，熱水器的使用壽命更加長，不會因為使用時間長，而熱水的流量越來越小。

使用軟水可使洗滌劑及肥皂等洗滌用品的使用量減少，可使水管維修費用大大減少，可使衣服的壽命比在硬水中洗滌增加32%，而且洗滌後衣服不易泛黃，白襯衫更白，藍襯衫更藍，顏色更鮮艷。

2、物理打包法

利用納米晶高能聚合球體，把水中鈣、鎂離子、碳酸氫根等打包產生不溶於水的納米級晶體，從而抑制水垢的生產，納米晶軟水機不用電、不費水、不用鹽、不用任何化學添加劑。

在高效抑垢的同時保留對人體有益的礦物質和微量元素，是一種綠色環保的軟水機，解決了現軟化技術多方面的缺陷。

(6)離子交換塔流動床結構圖擴展閱讀：

天然水可分為硬水和軟水兩種：

凡含有較大量鈣、鎂離子（無機礦物質）的水稱為硬水,反之則 稱為軟水.水的硬度若由含有碳酸鈣或碳酸氫鎂引起的，這種水則稱為暫時性硬水；水的硬度若由含有鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的 這種水叫永久性硬水。

簡單地說水中碳酸鈣的含量小於10毫克/升的水就屬於高標準的軟水。在西方發達國家作為 90%的家庭用水（包括烹飪、洗滌、洗浴等）均使用軟水。無污染的雨水、雪水、露水都是天然軟水。

『柒』 什麼叫做移動床

移動床
流體和固體顆粒同時進入反應器，它們互相接觸，一面進行反應，一面顆粒移動，這種反應床層叫做移動床。
移動床原理
流動相在床層內通過循環泵不斷自下而上循環流動，而吸附劑顆粒依靠重力向下移動，與進料逆流接觸。床層中部連續進料，弱吸附組分從床層頂部流出，而強吸附組分在固定相作用下從床層底部流出，逐步完成吸附、精製和解吸的過程。

模擬移動床
是一種利用吸附原理進行液體分離操作的傳質設備。它是以逆流連續操作方式，通過變換固定床吸咐設備的物料進出口位置，產生相當於吸附劑連續向下移動，而物料連續向上移動的效果。這種設備的生產能力和分離效率比固定吸附床高，又可避免移動床吸附劑磨損、碎片或粉塵堵塞設備或管道以及固體顆粒縫間的溝流。