第四章 水的离子交换除盐

（5）离子交换反应的可逆性
离子交换反应是可逆的：
2RH+Ca2+
R2Ca+2H+
离子交换反应的可逆性是离子交换树脂可以反复 使用的重要性质。
（6）树脂的选择性与选择系数
选择系数
2R-B++A2+
R2A+2B+
K
A B

[R2 A][B ]2 [RB]2[ A2 ]
树脂对离子具有不同的亲和能力，对亲和能力强的离子优
（7）交换容量
交换容量：指一定数量离子交换树脂所带有的可 交换的离子的数量，单位mmol/g干树脂或 mmol/mL湿树脂。分全交换容量(理论值)和工作 交换容量(一定工作条件下的实际容量)
工作交换容量的Байду номын сангаас算
QG=
(CJ-CC)V VR
对于阳离子交换树脂的工作交换容量:
(JD进+SD出)V
QG=
VR
Eg. 某电厂原水分析结果如下：Ca2+=30mg/L，Mg2+=6 mg/L，Na+=23 mg/L，Fe2+=27.9 mg/L，HCO-3=122 mg/L，Cl-=35.5 mg/L，SO42-=24 mg/L，HSiO-3=38.5 mg/L。（提示：原子量Ca=40，Mg=24， Na=23，Fe=55.8，H=1，C=12，O=16，Cl-=35.5，S=32，Si=28)
骨 架 代 号
顺 序 号
号
凝胶型交换树脂，在型号后面 用“×”号联接阿拉伯数学表示 交联度。
0 0 1×7
分 类 代 号
骨 架 代 号
顺 序 号
联 接 符 号
交 联 度
大孔型苯乙烯系弱碱阴离子交换树脂 凝胶型苯乙烯系强酸阳离子交换树脂
代号 功能基
分类代号
0
1
2
3
4
强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性 螯合性
4.1 离子交换树脂 4.2 一级复床除盐 4.3 离子交换装置及其运行 4.4 混床
4.1 离子交换树脂
4.1.1 离子交换树脂的组成及分类 4.1.2 离子交换树脂的命名 4.1.3 离子交换树脂的物理化学性质
4.1 离子交换树脂
H2 H CC
H2 H2 H CCC
H2 C CH
强 酸 型
中 强 酸 型
弱 酸 型
II I
强 碱
强 碱
弱 碱
型型型
-SO3H -PO(OH)2
-COOH -N+(CH3)3Cl-
-NH2 , -NRH -NR2
N+(CH3)2（CH2CH2OH）
鳌 合 树 脂
氧 化 还 原 树
阴 阳 两 性 树
脂
脂
鳌合基 氧化还原基
阴阳两 性基
4.1.2 离子交换树脂的命名
-1-
前加“阴”字。 离子交换树脂的型
号由三位阿拉伯数字组 成，第一位代表产品的 分类，第二位数字代表 骨架的差异，第三位为 顺序号 ，用以区别基 团，交联度等不同。
-2-
4.1.2离子交换树脂的命名
凡大孔型离子交换树脂，在型 号前加“大”字的汉语拼音首 位字母“D”表示。
D3
0
1
大 孔 型 代
分 类 代 号
第四章 水的离子交换除盐
皖马公司600MW机组补给水工艺流程
净水站来经混凝、澄清、过滤处理的清水→加热器→ 自清洗保安过滤器→超滤装置→超滤产水箱→超滤产 水泵→反渗透保安过滤器→变频高压泵→反渗透装置 →淡水箱→淡水泵→强酸阳离子交换器→强碱阴离子 交换器→混床→除盐水箱→主厂房用水点。
内容
阳树脂>阴树脂;
盐型>氢型或氢氧型;(eg. 苯乙烯系Na型可在150℃以下使 用,而H型或OH型为20-100 ℃。）
I型强碱>II 型强碱;
弱碱>强碱(eg. 苯乙烯系弱碱型在80 ℃以下,而强碱在60 ℃以下。）
苯乙烯强碱>丙烯酸系强碱。（eg. 丙烯酸系强碱树脂在 38 ℃以下。）
物理性能 ：
(1)外观 (2)颗粒度 (3)含水量 (4)密度
1)湿真密度 2)湿视密度 （5)机械强度 （6)溶胀性 （7）耐热性
化学性能：
(1)交换反应的可逆性 (2)酸、碱性 (3)选择性 (4)交换容量
1)全交换容量 2)工作交换容量
(1)粒度
树脂的粒度范围在0.3～1.25mm之间。 工业上常用“目数”表示树脂粒径的大小。 为便于树脂粒度的粒度比较，采用了有致粒径和均匀系数两 项指标。有效粒径是指颗粒总量的10%通过而90%保留的筛孔 径；均匀系数是指通过60%球粒的筛孔孔径与通过10%球粒的 筛孔孔径的比值。均匀系数反映树脂粒度的分布情况，其值愈 大表示粒度分布愈均匀。
影响选择性的因素：
1. 化弱合酸树价脂 2. 原子序数
H+》Fe3+>Al3+>Ca2+> Mg2+>K+ >Na+ > Li+
3. 浓强度碱树、脂温度等 PO43->SO42->NO3->Cl-> OH->F- >HCO3->HSIO3-
弱碱树脂
OH- 》SO42->CrO42->有机酸根>NO3->Cl- >HCO3-
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因难。
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，二是与溶液中离子的性质、
组成和浓度有关。
树脂的选择性和影响因素
强酸树脂
Fe3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > Li+ > H+
5 两性
6 氧化还原
骨架代号
代号
0
1
2
3
4
5
6
骨架类型 苯乙烯系 丙烯酸系 酚醛系 环氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系
交联度：交联剂的含量指标，生产过程中 加入的交联剂量占反应物的重量百分比； 一般7~10％，高于称高交联树脂。影响树 脂的强度和孔结构、交换性能。
4.1.3 离子交换树脂的物理化学性质
(2)密度
• 湿真密度＝湿树脂质量/颗粒本身总体积
阳树脂常比阴树脂的湿真密度大。
• 湿视密度＝湿树脂质量/树脂堆积体积
湿视密度用来计算交换器中装载树脂时所需湿 树脂的质量。
（3）溶胀性
干的离子交换树脂浸入水中时，其体积变大； RH RNa 体积变小； R`OH R`Cl体积变小。
（4）耐热性
4.1.1 组成及分类 (1) 组成
NaO3S
单体
HC CH
SO3Na
离子交换树脂 骨架
交联剂
可交换基团（简称活性基团）
(2)离子交换树脂的分类
凝胶型 孔型分类
大孔型
苯乙烯系 单体种类分类
丙烯酸系
(2)离子交换树脂的分类（依据所带活性基团特性）
离子交换树脂
阳离子交换树脂
阴离子交换树脂
其他离子交换树脂
离子交换树脂产品 分类、命名及型号
GBl631— 79《离子交换树脂 产品分类、命名及 型号》
根据离子交换树脂功 能基的性质，将其分为 强酸、弱酸、强碱、弱 碱、螯合、两性和氧化 还原等七类。
全称由分类名称，骨 架(或基团)名称，基本 名称(离子交换树脂)排 列组成。凡属酸性的应 在基本名称前加“阳” 字；凡属碱性，在基本 名称