离子交换树脂和设备设计
(整理)离子交换设备技术要求及基本构建
一、离子交换器水质要求为了防止树脂污染，进人离子交换器处理的原水水质应符合国家环保水质检测标准。
强碱阴树脂在运行中易被原水中的有机物和阳离子交换树脂的氧化降解产物污染。
有机物对强碱阴树脂污染程度与有机物的含量及种类有关，也与水中有机物和总阴离子的比值有关。
耗氧量指标是27℃，KMn04作氧化剂，氧化4h测得的O2值。
A＜0.004，不用除有机物措施。
A=0. 004~0. 008，复床系统中采用大孔树脂。
A=0. 008~0. 001 5，用活性炭或C1型树脂预处理。
A>0. 015采用加氯氧化分解和活性炭吸附处理。
例如设计水质A为A=【耗氧量Mg02 /L】/【总阴离子量mg/L】=0. 016 3>0. 015因此，在澄清池出水投加氧化剂的基础上，还需增加活性炭吸附处理。
二、硬水软化(一)钠离子交换系统原水与钠离子交换器出水按比例混合，适用于对硬度要求不高的用户。
为第一级钠离子交换器出水硬度达不到要求时，可串联第二级钠离子交换器构成二级钠离子交换系统。
第一级钠离子交换器可采用顺流再生或逆流再生;采用逆流再生出水水质可达到二级出水水质，因此通常不设置二级钠离子交换器。
二级钠离子交换器的交换剂层高度在1. 2~1. 5m左右，流速小于50m/h，采用顺流再生。
(二)钠离子交换系统工艺数据三、脱碱对于高碱度(如碱度大于2mmol/L)的原水，若只进行Na离子软化处理作为蒸汽锅炉给水时，在高温下发生如下分解和水解反应2NaHC03==Na2C03 + CO2↑+H20Na2 C03+H20=2NaOH+C02↑+H20发生上述反应后，将导致锅炉水中游离OH-增加，总碱度升高。
蒸汽中COZ浓度增加，造成蒸汽和冷凝水系统的酸腐蚀和锅水系统中的碱腐蚀。
低压力锅炉需要按照补充水率计算锅炉连续排污率(蒸汽压力小于或等于它2. 5MPa时，锅炉排污率不宜大于10%蒸汽压力大于2. 5 MPa时，锅炉排污率不宜大于5%及校核相对碱度(NaOH/溶解固形不大于0. 2)，以防止锅炉金属苛性脆化。
离子交换树脂含水量测定方法
本标准适用于在105～110℃下连续干燥而不发生化学变化的离子交换树脂含水量的测定。
1原理将吸收了平衡水量的离子交换树脂样品，用离心法除去颗粒外部水分后，称取一定量的样品，用烘干法除去内部水分，由质量的减少计算树脂的含水量。
2仪器和设备2.1玻璃离心过滤管：如右图。
2.2电动离心沉淀机：0～4000r/min(可调)；50mL离心管4支。
2.3烘箱：最高温度200℃，温度波动±2℃。
2.4架盘天平：感量0.1g，最大称量100g。
2.5干燥器：φ250mm，内放硅胶干燥剂。
2.6称量瓶：φ50mm×30mm。
2.7秒表：分度0.02s。
2.8分析天平：感量0.1mg。
3试验步骤3.1取样按GB5475—85《离子交换树脂取样方法》进行。
3.2试样的预处理按GB5476—85《离子交换树脂预处理方法》进行。
需要将树脂转为某一型态时，可将相应的电解质溶液通过上述预处理后的样品。
3.3将预处理好的树脂样品5～15mL装入离心过滤管内，在另一对称管内装入某一样品或水，然后放在架盘天平两边称量，用电导率(25℃)小于2μS/cm的少量纯水调整至两管质量相同。
3.4将离心过滤管放至电动离心沉淀机内，在2000±200r/min下离心5min，用秒表计时。
3.5取出离心过滤管，将样品倒入称量瓶内，盖严。
注：取出离心过滤管时，应防止分离出来的游离水重新进到树脂层中。
3.6在已恒重的两个称量瓶中分别称入上述树脂样品0.9～1.3g，准确至1mg。
3.7将称量瓶敞盖放入烘箱中，在105±3℃下烘2h。
3.8在烘箱中，将称量瓶盖严，取出置于干燥器内，冷却至室温(约20～30min)，在分析天平上称量。
4结果计算离子交换树脂含水量X(%)按下式计算：式中m1——空称量瓶的质量，g；m2——烘干前称量瓶和树脂样品的质量，g；m3——烘干后称量瓶和树脂样品的质量，g。
两次测定值之差不得大于0.29%，取两次测定值的算术平均值为测定结果。
逆流再生强酸阳离子交换树脂设计计算
项 目 小正洗流速(10～15) 小正洗时间（5～10） 小正洗水量 小正洗管流速(～2) 小正洗管径 正洗流速(10～15) 正洗水耗（1～3） 正洗水量 正洗管流速(～2) 正洗时间 正洗管径 再生耗除盐水 再生耗清水 自用水率 再生时间 单台阳床再生一次排放废水量 正常运行全部阳床日排放酸性废水总量
20.7
18.7 1000 55 3.186 1.231.154 2% 1.0083
全部交换器内树脂
2.06 2382
4.13 按两倍再生计量
4.5
1.51 30
45.2
36.915 10 15 17.66 2.00 111.80 10 15 17.66 2.00 111.80 5 62 1.99 35.33 1.50 91.29 34.533 5 30 17.66 2.00 79.06
单 位 m/h min m3 m/s mm m/h 3 m /m3R m3 m/s min mm m3 m3 % h m3 m3/d
数
值
备
注
15 10 17.66 2.00 136.93 15 2 26.85 2.00 15.20 136.93 52.20 79.83 3.13% 2.96
134.09 111.52
逆流再生强酸阳离子交换器
项 目 单台设备出力 阳床运行流速（20～30） 阳床直径(计算) 阳床直径(选定) 核定阳床运行流速 周期运行时间(选定) 强阳树脂工作交换容量(800-900) 再生酸耗（50～55） 总阳离子 阳床树脂层高(计算) 阳床树脂层高(选定) 强酸阳离子交换树脂量(H型,湿态) 强酸阳离子交换树脂总量(Na型,湿态) 核定周期运行时间 浓酸浓度 浓酸比重 再生稀酸浓度(1.5～3%) 稀酸比重 一次再生浓酸体积 一次再生浓酸重量 酸计量箱所需体积(计算) 酸计量箱体积(选定) 单台阳床日耗浓酸液 酸液贮存天数(15～30) 浓酸贮存总量 再生稀酸量 小反洗流速（5～10） 小反洗时间（15） 小反洗水量 反洗管流速(～2) 小反洗管径 反洗流速（5～10） 反洗时间（15） 反洗水量 反洗管流速(～2) 反洗管径 进酸流速(<5) 进酸时间 浓酸流量 稀酸进酸流量 酸管流速(～1.5) 进酸管径 进酸耗水量 置换流速(<5) 置换时间(～30) 置换水量 置换管流速(～2) 置换管径 单 位 3 m /h m/h m m m/h h 3 mol/m R g/mol mmolH+/L m m m3 t h ％ t/m3 ％ 3 t/m m3 kg m3 3 m /个 m3/d d m3 t m/h min m3 m/s mm m/h min m3 m/s mm m/h min 3 m /h m3/h m/s mm m3 m/h min m3 m/s mm 数 值 146 23 2.84 3.00 备 注
离子交换计算书
2--3 1--2
7.63 11.45
Ca2+ 阳 Mg2+
Na+
进 0.15 mg/l
0.06 mg/l 1.23 mg/l
水 0.01 meq
0.01 meq 0.05 meq
离 K+
0 mg/l
0 meq
NH4+ 子 Ba2+
Total
mg/l
mg/l 1.44
0 meq
0 meq 0.07 meq
阴树脂工作交换容
量
eq/m3 300
二、 设备计算
设备直径φ= 工1800
个
1
个
1
三、 树脂填量的计算
阳树脂层高
mm 500
阴树脂层高
mm 1300
单台阳树脂体积量 m3
单台阴树脂体积量 m3
1.27 3.31
四、 再生周期的计算 阳树脂再生周期 阴树脂再生周期 计算结果 混床再生周期
5
置换
m3
正洗阳树脂水量
m3
正洗阴树脂水量
m3
单台交换器总耗量 m3
耗水量占进水量的比
例
%
七 耗气量计算 设计条件
空气压力p=
kg/cm2 1
空气强度q= 混合时间t=
Nm3/m2 min 3 min 1.5
空气流量Q=
Nm3/mi n
单台交换器空气耗量 m3
12.72 7.63 16.54 51.21 0.47
阳树脂再生周期 天 阴树脂再生周期 天
混床再生周期
天
2.54 6.62 2.04 4.63
3.79 4.92
3.79
离子交换法实验报告
离子交换法实验报告离子交换法实验报告引言：离子交换法是一种常用的分离和纯化技术，广泛应用于水处理、化学分析、生物制药等领域。
本实验旨在通过离子交换法，探究不同离子交换树脂对溶液中离子的吸附和解吸性能。
实验方法：1. 实验材料和设备：- 离子交换树脂：选择合适的离子交换树脂，如强酸性树脂、弱酸性树脂、强碱性树脂等。
- 溶液：准备含有不同离子的溶液，如NaCl溶液、CaCl2溶液等。
- 离子交换柱：用于装填离子交换树脂，实现离子交换过程。
- 实验仪器：pH计、离子计等。
2. 实验步骤：a. 准备工作：将离子交换树脂充分膨胀，并用去离子水洗涤，以去除杂质。
b. 样品制备：按照实验要求，制备不同浓度和组分的溶液样品。
c. 离子交换：将样品通过离子交换柱，使溶液中的离子与离子交换树脂发生吸附和解吸作用。
d. 分析测定：采用适当的分析方法，如pH计、离子计等，对吸附和解吸后的样品进行测定。
实验结果与讨论：1. 不同离子交换树脂对离子的选择性：实验结果显示，强酸性树脂对酸性离子具有较高的选择性，而强碱性树脂则对碱性离子具有较高的选择性。
这是因为离子交换树脂的功能基团与离子之间的亲和力不同所致。
此外，弱酸性树脂具有一定的选择性，可同时吸附酸性和碱性离子。
2. 离子交换过程中的影响因素：a. pH值：离子交换树脂的选择性受pH值影响较大。
在不同pH条件下，离子交换树脂的功能基团带电性质发生变化，从而影响离子的吸附和解吸。
b. 流速：流速的增加会降低离子交换树脂对离子的吸附效率，因为较快的流速会减少离子与树脂之间的接触时间。
c. 离子浓度：离子浓度的增加会增加离子交换树脂的吸附量，但过高的离子浓度可能导致饱和，使树脂失去吸附能力。
结论：离子交换法是一种有效的分离和纯化技术，通过选择合适的离子交换树脂，可以实现对溶液中离子的选择性吸附和解吸。
实验结果表明，离子交换树脂的选择性与功能基团的性质、溶液的pH值、流速和离子浓度等因素密切相关。
环保工程师专业知识：离子交换法的工艺和设备
固定床＋连续床 预处理（防⽌堵塞与污染）＋离⼦交换器（单层固定床）＋再⽣附属设备（再⽣液配置） 步骤：交换、反洗（⽤原⽔、使树脂层膨胀、清除杂质、碎粒及⽓泡等）、再⽣（浓度）、清洗（净⽔） 实质：交换剂起到⼀个媒介作⽤，将污染物浓缩 1.离⼦交换⼯艺 离⼦交换操作可分为静态法和动态法两类。
静态法是将⼀定量的树脂与所处理的溶液在容器内混合搅拌，进⾏离⼦交换反应，然后⽤过滤、倾析、离⼦分离等⽅法将树脂与溶液分离。
这种操作⽅法必须重复多次才能使反应达到完全，⽅法简单但效率低。
动态离⼦交换是离⼦交换树脂或溶液在流动状态下进⾏交换，⼀般都在圆柱形设备中进⾏。
离⼦交换反应是可逆的平衡反应，动态交换能使交换后的溶液及时与树脂分离，从⽽⼤⼤减少逆反应的影响使交换反应不断地顺利进⾏，并使溶液在整个树脂层中进⾏多次交换，即相当于多次间歇操作，因此其效率⽐静态法⾼得多，⽣产中⼴为应⽤。
主要讲授固定床 固定床离⼦交换是将树脂装在交换柱内，欲处理的溶液不断地流过树脂层，离⼦交换的各项操作均在柱内进⾏。
根据不同⽤途，固定床可以设计成：单床、多床和混床。
通常，固定床离⼦交换操作过程有以下四个步骤进⾏，即： a．交换：原⽔(或废⽔)⾃上⽽下流过树脂床层，出⽔即得到净化⽔。
b.反洗：当树脂使⽤到终点时，⾃上⽽下逆流通⽔进⾏反洗，除去杂质，松动床层。
c．再⽣：⾃上⽽下同流(顺流)或⾃下⽽上逆流通⼈再⽣剂进⾏再⽣，使树脂恢复交换能⼒。
d.正洗：⾃下⽽上(或⾃上⽽下)通⼈清⽔进⾏淋洗，洗去树脂层中夹带剩余的再⽣剂，之后，即可进⼊下⼀循环⼯序。
2.离⼦交换⽅式 多为柱式交换法。
单床离⼦交换柱使⽤⼀种离⼦交换剂 多床离⼦交换柱⼀种离⼦交换剂，多个交换柱 复合床离⼦交换柱⼏个阳离⼦交换柱及⼏个阴离⼦交换柱串联⽽成 混合床离⼦交换柱阴、阳离⼦交换剂装在同⼀个交换柱中。
离子交换设备设计计算(有公式)
全自动软水器设计指导手册（附设计公式）目录一、总述 (1)1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)2. 离子交换树脂内部结构 (1)3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)4. 水质分析测试内容 (2)•PH值(Potential of Hydrogen) (2)•总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)•铁含量(IRON) (2)•锰 (3)•硬度值(HARDNESS) (3)•碱度 (3)•克分子(mol) (3)•当量 (4)•克当量 (4)•硬度单位 (4)•我国江河湖泊水质组成 (6)二、全自动软水器 (6)三、影响软水器交换容量的因素 (8)1. 流速(gpm/ft，m/h) (8)2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (8)3. 树脂层的高度 (9)4. 进水含盐量 (10)5. 温度 (12)6. 再生剂质量(NaCl) (12)7. 再生液流量 (13)8. 再生液浓度 (14)9. 再生剂用量 (15)10. 树脂 (15)四、自动软水器设计 (15)1. 软水器设备应遵循的标准 (15)2. 全自动软水器主要参数计算 (16)1) 反洗流速的计算: (16)2) 系统压降计算 (16)3. 软水器设计计算步骤 (16)计算示例 (18)一、总述1.锅炉水处理监督管理规则第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);2.设计计算书;3.产品质量证明书;4.设备安装、使用说明书;5.注册登记证书复印件。
EDI与混床设计说明
关于混床与EDI的区别、分别从四个方面进行分析比较，混床简称“A”;EDI简称“B”一、工作原理：A、混床的工作原理：是利用混床罐体中离子交换树脂的H+、OH-与原水中的阴阳离子进行交换，原水中的阴阳离子就被H+、OH-代替，产生纯水。
当离子交换达到饱和后，再用酸碱与被交换后的离子交换树脂进行再生恢复使用。
B、EDI的工作原理：是在直流电场的作用下,通过隔板的水中电介质离子发生定向移动,利用交换膜对离子的选择透过作用来对水质进行提纯的一种科学的水处理技术。
电渗析器的一对电极之间,通常由阴膜,阳膜和隔板(甲、乙)多组交替排列,构成浓室和淡室(即阳离子可透过阳膜,阴离子可透过阴膜).淡室水中阳离子向负极迁移透过阳膜,被浓室中的阴膜截留；水中阴离子向正极方向迁移阴膜,被浓室中的阳膜截留,这样通过淡室的水中离子数逐渐减少,成为淡水,而浓室的水中,由于浓室的阴阳离子不断涌进,电介质离子浓度不断升高,而成为浓水,从而达到淡化,提纯,浓缩或精制的目的。
二、运行管理：A、混床每工作一个周期，就需要进行一次再生操作，每次再生需要备再生所需酸碱及再生的操作，再生时发生酸碱废液，造成二次污染；B、EDI接通电源后，开始运行，无需人员操作，自动化程度高，节省人工。
三、运行成本：A、贵公司处理量20T/H的阴阳分床罐体：每次再生所需80T RO产水（RO纯水：300元/T，175kg30%酸（30%酸：0.5元/kg，），175kg30%碱（30%碱：0.6元/kg）故每次再生所需费用（每三天再生一次，不含人工费）：80*300+175*0.5+175*0.6=2400+87.5+105=2592.5（元）B、E DI只需要提供电源即可20T/h的EDI模组所需的直流电，耗电量极少，可以忽略不计。
四、维护费用：A、贵公司的分床规格为φ1000*4500，阴阳树脂各2000L，更换一次的费用为（1-2年更换一次）：阳离子交换树脂：21元/L（罗门哈斯）阴树脂交换树脂：45元/L（罗门哈斯）2000*21+2000*45=42000+90000=132000元B、E DI运行中需要定期清洗，每次清洗的费用为(根据贵公司用水要求，清洗频率为6个月清洗一次)，EDI模块正常使用寿命为：5年：酸性清洗剂：50kg（纳尔科的药剂：60元/kg）碱性清洗剂：50kg(纳尔科的药剂：60元/kg)每次的清洗费用为：50*60+50*60=6000元以上从四个方面分析了一下混床与EDI的区别，混床运行主要是维护繁琐，运行与维护成本高，而且再生时会产生再生酸碱废液，人工费用高，而EDI的运行成本及维护成本较低，自动化程度高，运行时产生的浓水也可以回流至前段水箱进行回用，无资源浪费，节省人工，管理方便等优点。
离子交换设备技术要求及基本构建
一、离子交换器水质要求为了防止树脂污染，进人离子交换器处理的原水水质应符合国家环保水质检测标准。
强碱阴树脂在运行中易被原水中的有机物和阳离子交换树脂的氧化降解产物污染。
有机物对强碱阴树脂污染程度与有机物的含量及种类有关，也与水中有机物和总阴离子的比值有关。
耗氧量指标是27℃，KMn04作氧化剂，氧化4h测得的O2值。
A＜0.004，不用除有机物措施。
A=0. 004~0. 008，复床系统中采用大孔树脂。
A=0. 008~0. 001 5，用活性炭或C1型树脂预处理。
A>0. 015采用加氯氧化分解和活性炭吸附处理。
例如设计水质A为A=【耗氧量Mg02 /L】/【总阴离子量mg/L】=0. 016 3>0. 015因此，在澄清池出水投加氧化剂的基础上，还需增加活性炭吸附处理。
二、硬水软化(一)钠离子交换系统原水与钠离子交换器出水按比例混合，适用于对硬度要求不高的用户。
为第一级钠离子交换器出水硬度达不到要求时，可串联第二级钠离子交换器构成二级钠离子交换系统。
第一级钠离子交换器可采用顺流再生或逆流再生;采用逆流再生出水水质可达到二级出水水质，因此通常不设置二级钠离子交换器。
二级钠离子交换器的交换剂层高度在1. 2~1. 5m左右，流速小于50m/h，采用顺流再生。
(二)钠离子交换系统工艺数据三、脱碱对于高碱度(如碱度大于2mmol/L)的原水，若只进行Na离子软化处理作为蒸汽锅炉给水时，在高温下发生如下分解和水解反应2NaHC03==Na2C03 + CO2↑+H20Na2 C03+H20=2NaOH+C02↑+H20发生上述反应后，将导致锅炉水中游离OH-增加，总碱度升高。
蒸汽中COZ浓度增加，造成蒸汽和冷凝水系统的酸腐蚀和锅水系统中的碱腐蚀。
低压力锅炉需要按照补充水率计算锅炉连续排污率(蒸汽压力小于或等于它2. 5MPa时，锅炉排污率不宜大于10%蒸汽压力大于2. 5 MPa时，锅炉排污率不宜大于5%及校核相对碱度(NaOH/溶解固形不大于0. 2)，以防止锅炉金属苛性脆化。
离子交换树脂反应器支撑结构设计
（ ４ ） 在 多孑 Ｌ 板 和金 属 丝 网之 间用 软 绳 缠 绕 螺 栓 ， 起 到 密 封 和 紧 固 的作 用 。（ 如图 １ 、 ２所示 ） 压 板 的结 构 与 此 同理 ，板 厚 １ ２ ｍ ｍ 的都 降 为 ６ ｍｍ，方 向 倒
置。
【 １ 】 Ｇ Ｂ１ ５ ０ － ２ ０ １ １ ， 压 力 容器 ［ Ｓ 】 ．
构为例 ． 设 计 内 容
如下 ：
广 业
和封头采用 复合 钢板 ： Ｑ ３ ４ ５ Ｒ ＋ Ｓ ３ １ ６ 。
离 子 交 换 树 脂 在 操 作 过 程 中会 膨 胀 ， 因此 离 子 交 换 树 脂 层 的 支 承 和 压 板 结 构 应 满 足 混 合 液 体 反 应 的 过 程 需 要 和强 度 支 撑
考。 关键词 ： 酯化反应器 ： 支承 ； 多孔 板 １反 应 器 简 介
通 常 的 设 计 是 将 用 型 钢 做 支
一 一
： 赫 看芦至 瓣 孺 主
某化工装 置中有一台酯化反应器 ， 为固定床式 ， 填 料 段 为 离 子 交 换 树 脂 层 ，混 合 液 体 和 甲醇 在 离 子 交 换 树 脂 表 面 反 应 生 成 酯 类 。设 备 直径 为 Ｄ Ｎ ３ ５ ０ ０ ｌ ＇ Ｂ ＿ ｍ ，总 高 约 １ ｌ ｍ，设 计 温 度 为 １ ０ ０ ， 设计压力 为 １ ． ０ ＭＰ ａ ， 设备材质为 ￥ ３ １ ６ 。（ 如图 １ 所示）
承梁 ． 上 面 铺 满 分
块 的支承格栅 ． 经 过计 算 ． 树 脂 层 下
部 的 支 承 和 上 部
￥ ｎ 一 一 — 二 ： ＿ 二 ＿ 一 绷 圉
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离子交换树脂及装置设计详解1、离于交换剂1.1离子交换剂的种类离子交换剂是实现交换功能的最基本物质。
离子交换剂根据其材料可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂，又可分为天然离子交换剂和人工合成离子交换剂等。
天然离子剂如粘土、沸石、褐煤等。
人工合成离子交换树脂有凝胶树脂、大孔树脂、吸附树脂、氧化还原树脂、螯合树脂等。
其交换能力又可分为强碱性、弱碱性、强酸性、弱酸性等多种类型。
1.2离子交换树脂的基本特性罗门哈斯树脂,陶氏树脂依其功能用途不同、原料性能不同，所制的树脂特性也不相同。
常用的凝胶树脂的主要特性简介如下。
1.2.1.树脂的外观与粒度凝胶型阳树脂为半透明的棕色或淡黄色的小球，阴树脂颜色略深。
树脂粒度和均一度影响树脂的性能，粒度越小表面积就越大;但粒度过细不仅增大液体在树脂层内的阻力，而且也会影响树脂的机械程度，降低使用寿命。
通常树脂小球直径为0.2-0.8mm。
2.树脂的密度树脂密度分为干密度和湿密度。
干密度是在温度115℃真空干燥后的密度。
湿密度又分湿真密度和湿视密度2.1湿真密度是树脂在水中充分膨胀后的质量与自身所占体积(不含树脂颗粒之的空隙)之比值(g/cm3)。
不同类型树脂，湿真密度不同。
即使同一类型的阳树脂或阴树脂，由于所含交换离子种类不同，湿真密度大小也不相同。
2.2湿视密度湿视密度又称堆积密度，是指树脂在水中充分溶胀后，单位体积树脂所具有的质量。
湿视密度可用来计算离子交换柱内填充树脂的所需量。
3.树脂的交联度树脂的骨架是靠交联剂连接在一起的。
交联度是指交联剂所占有的份数，一般用交联剂占单体质量百分数来表示。
例如，聚苯乙烯树脂用二乙烯苯作交联剂，其用量占单体总料量的8%时，则这种树脂的交联度为8%。
交联度直接影响树脂的性能。
交联度越高，树脂的机械强度就越大，对离子的选择性越强，但离子的交换速度就越慢。
这是因为交联度高，表明树脂的结构紧密，孔隙率低，同时树脂在水中溶胀率也低，因而水中的离子在树脂内扩散速度小，影响了离子间的交换能力。
4、树脂的稳定性(1)树脂的热稳定性树脂的热稳定性与构成树脂结构中的各部分成分密切相关。
盐型树脂比酸型、碱型都稳定。
如钠型碳化聚苯乙烯树脂，能在120℃下使用，而其氢型只能在100℃以下使用。
而强碱性聚苯乙烯树脂可在60℃下使用。
带有羟基的酚醛阴树脂只允许在30℃下长期使用。
(2)化学稳定性①耐酸碱性能一般无机离子交换剂是不耐酸碱的，只能在PH=6～7条件下使用。
有机合成强酸、强碱性树脂可在PH=l～14中使用。
弱酸阳树脂可在PH>4时使用，弱碱阴树脂应在PH<9时使用。
一般树脂的抗酸仕优于抗碱性。
无论是阳树脂还是阴树脂，当在碱的浓度超过1mol/L时，都会发生分解。
②抗氧化性能各种氧化剂如氯、次氯酸、双氧水、氧、臭氧等会对树脂有不同程度的破坏作用，在使用前需要除去。
不同类型的树脂，受到损坏的程度不同。
就其抗氧化的能力来讲，交联度高的树脂优于交联度低的树脂;聚苯乙烯类树脂优于酚醛类树脂;钠型树脂优于氢型树脂;氯型树脂优于氢氧型树脂。
大孔树脂优于凝胶树脂。
5 树脂的选择性与选择系数树脂对不同的离子具有不同的亲和能力，对亲和能力强的离子优先选择，和它结合力强使之不易泄漏。
但由于结合牢固，再生时，该离子被置换下来就很困难。
树脂对离子亲和能力的差异，取决于两个方面。
一是树脂自身的性能，尤其是自身的交联度。
交联度越大，对离子的选择性就越大，其亲和能力就越强。
反之，就越弱。
二是与溶液中离子的性质、组分和浓度有关。
在常温低浓度的水溶液中，存在如下的规律性。
(1)强酸阳离子交换树脂这种树脂对溶液中价数越高的离子，亲和能力越强。
在同价数离子中，原子序数越大，亲和能力就越强。
(2)弱酸阳离子交换树脂这种树脂对氢离子选择能力特别强，对多价离子的选择能力也优于低价离子。
(3)强碱阴离子交换树脂一般而言，强碱阴树脂的选择性是随溶液中阴离子的价数增加而增大。
(4)弱碱阴离子交换树脂弱碱阴树脂对离子的选择规律，取决于溶液中的离子价态、水合离子半径和离子结构。
但弱碱阴树脂对OH一离子具有更强的选择性。
弱上述树脂的选择规律，只适于低浓度的水溶液中。
在高浓度水溶液中(一般离子浓度在3mol/L以上)，情况就比较复杂，甚至会出现相反的选择顺序。
树脂的再生就是利用高浓度的酸、碱、盐来实现的。
同一种材料制备的树脂，由于交联度大小不同，对同一离子的选择系数也不相同，交联度越高，其选择性越强。
??6.树脂的交换量树脂的交换量又称作交换容量，是指单位质量或体积(g或mL)的离子交换树脂所能够交换出离子的物质的量(mol)。
交换容量是代表树脂质量的一项重要指标。
在树脂结构中，交换功能基越多，可交换的离子就越多，交换容量就越大。
交换容量在不同条件下具有不同的表达形式，其数值也不相同。
全交换容量，是指每单位量的树脂(g 或L，在100℃干燥至质量恒定)能够交换的离子总量。
工作交换容量，是指在某一指定的工作条件下，树脂实际上所能表现出来的离子交换的总量。
工作交换容量一般小于全交换容量。
穿漏交换容量，是指在使用中的离子交换柱出流液中，一出现要除去的某种离子时，树脂所交换的离子数量。
在纯水的制备和废水处理过程中，这是一项控制指标。
离子交换过程1、发生离子交换的可行性当带有A离子的树脂RA，放人含有B离子的溶液之中后，A离子能否与B离子发生交换反应及反应程度的指标是树脂的选择系数。
(1)当KAB》1时，说明 RA型树脂对 B离子选择性高，离子交换过程可以进行。
KAB》l，表明对B离子选择性更高，交换过程进行更完全。
(2)当KAB<1时，表明RA树脂对A离子的选择性要比对B离子的选择性高，RA型树脂不适用于对含有B离子的交换溶液。
通常这种反应过程无法进行。
(3)当KAB=1时，表明RA型树脂对A、B两种离子的选择能力相同，因而无法分开这两种离子。
从上述可以看出，只有在第一种情况下，离子交换过程才能够正常进行。
2、影响离子交换速度的因素罗门哈斯树脂,陶氏树脂从交换步骤看出，交换与被交换下来的离子，都要经过穿过树脂表面膜层。
在树脂空隙内扩散、在功能基位置上进行交换这样相同的三过程。
实际上化学交换在瞬间即可完成，因而影响离子交换速度的因素，只能产生于离子在膜层扩散和在树脂孔隙内扩散这两千过程之中。
2.1.提高离子穿过膜层的速度的措施(1)加快交换体系搅拌速度或提高溶液的过流速度，以减低树脂表面的膜层厚度。
(2)提高溶液中的离子浓度。
(3)增大交换剂的表面积，即减小树脂的粒度。
(4)提高交换体系的温度，以加快扩散速度。
2.2、加快离子在树脂空隙内扩散速度的措施(1)降低凝胶树脂的交联度，增加大孔树脂的致孔剂。
以此提高树脂的孔隙率、孔度和深度，有利于离子的扩散。
(2)提高交换体系温度，以加快扩散速度。
(3)离子在孔隙内的扩散速度还与离子自身性质有关，离子价数越低或离子半径越小，则其扩散速度越快。
3、交换过程的平衡，树脂的饱和与再生离子在交换过程中，当树脂功能基上可交换的离子与溶液中的离子大部分或绝大部分进行了交换，或者当交换柱的出流液中，残存的离子浓度超过某一规定指标时，则可认为交换过程达到了平衡或树脂巳饱和，需要进行再生，为下一个交换过程创造条件。
3.1、固定床树脂的再生方式(1)顺流再生在交换柱中，再生液与被处理的溶液流向相同。
一般在交换柱的上部进液，底部排出。
(2)逆流再生在交换柱中，再生液与被处理溶液流向相反。
一般被处理溶液在交换柱顶进底出，而再生液则底进顶出。
(3)分流再生再生液从交换柱的顶部、底部同时进，从交换柱的体侧出。
(4)串联再生当两个(或几个)离子交换柱串联使用时，被处理液由往顶进人底部，再由底部串人下一个往顶，以此串至最后，从柱底排出。
再生液则由最后一个往顶进人底部排出，然后再串人下一个柱顶，直至首个交换柱底部排出。
(5)体外再生在阴阳离于混合交换柱中，树脂饱和后，两种树脂全部或只有阴树脂移出交换柱，去进行再生。
再生后的树脂再移回到混合交换柱中。
3.2、再生剂的用量再生剂用量与树脂再生效果和运行费用密切相关。
再生剂用量还同再生方式、树脂类型和再生剂的种类有关。
3.3、再生液的浓度再生液浓度与再生方式、树脂类型有关。
用硫酸作再生液时，建议分为三步逐次再生，再生效果较好。
3.4、再生液温度在树脂允许的温度范围内，再生液温度越高，再生效果就越好。
为节省运行费用，一般均在常温下再生。
为了除去树脂中一些有害物质或再生困难的高于，再生液可加热到35～40。
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3.5.再生液的流速再生液流速涉及到再生液和树脂的接触时间，直接影响再生效果。
在离子交换柱中，再生液的流速一般控制在4～8m/h。
3.6.树脂再生后的清洗树脂再生后，树脂层内残存一定量的再生剂，需用产品水(或去离子水)进行正洗或反洗，清洗水量可通过计算确定，在一般小型软化或纯水系统中，清洗水量约占总产品水量的10%～20%。
也有采用清洗至出水pH为中性或接近于中性为止。
离子交换系统和设备一个完整的离子交换系统，主要包括预处理单元、离子交换单元、再生单元和电控仪表等。
对离子交换单元装置简介如下。
1、离子交换单元装置分类根据离子交换柱的构造、用途和运行方式，离子交换单元装置可按下图分类。
2、离子交换固定床体系所谓固定床体系是指树脂的交换和再生过程是在同一设备内，在不同时间内进行。
因此再生时，交换程序就要停止运行固定床依据不同使用要求和水力流向，又分为以下几种形式。
(1)单床和多床形式是指在交换柱内，只装填一种树脂。
如用于水质软化只填充阳树脂。
只需一个交换柱为单床，多个这样的交换柱串联或并联在一起称为多床。
(2)复床形式有的交换柱要填充阳树脂，有的交换柱要填充阴树脂，将两种交换柱串联在一起使用称为复床。
(3)浮动床形式被处理水自下而上，依靠水流的作用力将树脂层托浮起来，成为悬浮状态，故称浮动床。
浮动床的工艺操作程序如图所示。
(4)双层床形式在逆流再生固定床内，依据一定配比装填强、弱两种树脂，使密度小、粒度细的弱型树脂在上层，密度大、颗粒粗的强型树脂在下层。
这种形式组成的装置称为双层床。
有阳双层床，也有阴双层床。
其工作状况见图。
3、连续式离子交换体系连续式离子交换体系，是把交换与再生过程在不同设备内同时进行，因而制水过程基本上是不间断的，故称作连续式交换体系。
连续式离子交换体系可分为流动床和移动床。
流动床内的交换树脂在装置内连续循环流动，失效树脂在流动过程中，经再生、清洗设备后恢复交换能力，连续定量补充到交换柱的出水端，以达到不间断地制水。
移动床则是装置内的树脂呈周期性移动，失效树脂在移动过程中，经再生、清洗设备后恢复交换能力，定期定量补充到交换柱出水端。
除在补人树脂时有短暂停水外，基本上连续供水。