离子交换工艺部分
离子交换带控制点的工艺流程图
（一）带控制点的工艺流程工艺流程及原理反洗水废液正洗水工作原理：离子交换是指水溶液通过树脂时，发生在固体颗粒和液体之间的界面上，固液间离子相互交换的过程。
离子交换反应是可逆反应，离子交换对不同组分显示出不同的平衡特性。
在水处理中常见的离子交换反应是水的软化，除盐及去除或回收污水种重金属离子等。
水中在阳离子交换剂上的Na+离子进行交换反应。
其反应如下：2RNa+M2+=R2M+2Na2+式中：R-----离子交换剂的骨架N+-----交换剂上可交换离子M2+----水溶液中二价阳离子（三）自动控制，在线检测及参数调节自动控制：水泵1、调节池，盐池，软水池均设下水位开关及水位下限自动报警装置。
水位达下限时报警并停泵。
在线检测：1、流量：泵（A-J，L-N）出口流量在线检测，其中泵（A-C）流量的瞬时值和累计值通过计算机显示，记录和打印。
2、测硬度：A7-A8检测3、Ph值：调节池中污水，混合反应池中污水，泵（G）出水的Ph值在线检测，既可现场检读，也可通过计算机显示，记录并打印。
运行参数调节及控制策略1、流量：泵（I-K）皆为交流电源离心泵，泵（I-K）连接电磁流量计（F1 -10 ）可通过计算机，根据流量设定值指定变频器工作，改变泵的转速以调节其流量。
（四）额定运行参数及预期效果1、盐池容积：12.3L2、离子交换柱：进水流量0.1m3h-1，进水空塔流速=正洗强度=12.7m/h，正洗流量100Lh-1，反洗强度10.2m/h，反洗流量80Lh-1，正反洗时间各15分钟。
3、软水池：流量0.10m3h-1，容积1.37m，停留时间13.7小时。
4、调节池：流量0.10m3h-1。
（五）非标设备的工艺设计及计算一）调节池1．容积：设停留时间t=12h ，则V=Q.T=0.10×12=1.20m 32.直径、高度：设h=D ，锥底Φ100，则V=0.785D 3=1.20,则 H=D=1.20m3、管口直径（1）进水管：10分钟充满调节池，管内流速u 0=,则 管中流量Q 0=t V =102.1×60=7.2 m3.h -1 D 0=00785.0U Q =6.1*785.03600/2.7=40mm（2）溢流管流速U 1=0.5 m.s -1 Q 1=Q 0=7.2 m 3.h -1D 1=11785.0U Q =5.0*785.03600/2.7=70mm（3）出水管U 2=1.0 m.s -1， Q 2=0.10 m 3.h -1D 2=22785.0U Q =0.1*785.03600/10.0=6mm ，取D 2=20mm（4）放净管 D 3=40mm4、示意图如图14所示。
离子交换标准工艺参数
离子互换工艺参数一、离子互换器旳出力自用水率为离子互换器每周期中反洗、再生、置换、清洗过程中耗用水量旳比例在常用旳一级除盐系统中，阳、阴离子互换器旳自用水率。
二、运营流速离子互换树脂，阴阳离子互换树脂,软化树脂水和再生液流过互换器旳速度(运营流速)有两种表达措施。
(1)线速度υ。
水通过离子互换器旳平均速度，单位为m/h。
υ=Q/F(2)空间流速sυ。
水通过单位互换剂体积VR旳速度，单位为m³(h·m³R）。
sυ=Q/VR(3) sυ=υ/HR式中VR—互换剂体积，m³;F一离子互换器旳截面积，㎡;HR一互换剂层高度，m;Q一解决水量，m³/h。
运营流速对互换剂旳工作互换容量、离子旳泄漏量及离子互换器旳工作周期均有影响。
空间流速:v以互换剂体积为单位，可用来衡量再生液与树脂接触旳时间、决定工艺参数，也称互换器旳负荷。
以sυ估算互换器旳出水量，三、互换剂层高度H 离子互换树脂，阴阳离子互换树脂,软化树脂1.互换剂层与原水水质关系为了保证出水水质及一定旳互换容量，互换剂层要保持一定高度。
互换剂层与原水水质关系.2.互换剂层阻力顺流离子互换器通过床层旳阻力损失数据一般由实验得出，也可由经验公式估算。
3.反洗树脂膨胀率顺流再生设备反洗与逆流再生设备反洗(涉及小反洗与大反洗)都是从树脂层下部进水，使树脂层松动并冲洗清除截留在树脂层表面旳悬浮物和碎树脂，以提高树脂旳再生效率。
混床通过反洗使阳、阴树脂分层。
反洗时，树脂层处在悬浮状u"，增长了树脂层旳孔隙度，相应层高要比本来增长，设计设备本体总高度要考虑反洗树脂膨胀高度。
不同树脂、不同水温在同样反洗强度下，树脂膨胀率(也称展开率)是不同旳，目前一般反洗树脂膨胀率都控制在80%~l00%左右。
为了避免反洗流量控制不当，导致树脂流失可采用在反洗排水管上装反先流量控制器旳措施。
由于离子互换器旳反洗流量不不小于运营进、出水量，因此可在进、出水装置上装设滤网或采用双流量水帽，这种水帽内装有一种小球，反洗时小球上浮变化出水面积，控制反洗流量。
离子交换膜法电池制造的工艺流程
离子交换膜法电池制造的工艺流程引言离子交换膜法电池是一种重要的能源存储设备，可以广泛应用于电动汽车、智能手机、储能系统等领域。
本文将介绍离子交换膜法电池的制造工艺流程，包括材料准备、膜法制备、电池组装等内容。
材料准备在制造离子交换膜法电池之前，需要准备以下材料：1. 正负极材料：常用的正极材料有锂铁磷酸锂(LiFePO4)、三元材料等；常用的负极材料有石墨、硅等。
2. 离子交换膜：离子交换膜通常采用聚合物材料，如聚丙烯膜、聚乙烯膜等。
3. 电解液：电解液一般由溶剂和盐组成，常用的溶剂有丙二醇、碳酸酯等，常用的盐有锂盐、钠盐等。
4. 包装材料：电池需要使用包装材料进行封装，常用的包装材料有铝膜、塑料膜等。
膜法制备1. 膜法溶液配制：根据实际需求，将适量的聚合物溶解在溶剂中，加入适量的盐，并经过搅拌和过滤得到膜法溶液。
2. 薄膜制备：将膜法溶液通过涂布、离心等工艺在基材上制备成一定厚度的薄膜，然后经过干燥和固化，得到离子交换膜。
电池组装1. 片极制备：将正负极材料按照一定比例混合，并加入适量的粘结剂和导电剂，搅拌均匀后，通过压片、烘干等工艺制备成一定形状和尺寸的片极。
2. 组成电池：将正极、负极和离子交换膜按照一定顺序叠放在一起，形成一节完整的电池单体。
在叠放过程中，需要保证正负极之间的离子传输通道不被阻塞。
3. 导流板连接：将组装好的电池单体与导流板连接，确保电流能够顺利流通。
4. 封装：将组装好的电池单体使用包装材料进行封装，同时添加保护装置，以确保电池的安全性。
结论离子交换膜法电池的制造工艺流程包括材料准备、膜法制备和电池组装。
通过合理的工艺流程，可以制备出性能稳定、安全可靠的离子交换膜法电池。
随着能源存储技术的不断发展，离子交换膜法电池在未来将有更广泛的应用前景。
(生物制药工艺学)第八章离子交换法(ion-exchange
22
第三节 离子交换动力学
• 一、离子交换平衡
• • R代表离子交换树脂，Z1及Z2分别为离子A1和A2的
价电数。
•
表示溶液中与树脂表面的两种离子。
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尼科尔斯基方程式
• 用m1、m2及C1、C2分别代表树脂上和溶液中的 两种离子的浓度。
• 数量关系可表示:
•
• 尼科尔斯基方程式
• K＞1时 离子A1比离子A2对树脂有较大的吸引力
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阳离子交换树脂分类
• 强酸型树脂：磺酸型树脂，功 能基团为磺酸根(—SO3H)及甲 基磺酸根(—CH2SO3H)，有好 的解离能力。
• 中酸性树脂：磷酸型树脂（—
PO3H2 ）
• 弱酸性树脂：羧酸型树脂和酚
型树脂（—COOH ,
），
在酸性环境中解离度受到抑制。
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阴离子交换树脂
• 强碱型阴离子交换树脂： •
(生物制药工艺学)第八章离子交换法 (ion-exchange
第一节 基本原理
• 离子交换法：利用溶液中带电粒子与离 子交换剂之间结合力的差异进行物质分 离的操作方法。
• 带电粒子与离子交换剂间的作用力是静 电力。
• 电荷密度、电荷种类
2
离子交换剂
• 离子交换剂：由惰性的不溶性载体、功能基团 和平衡离子组成。
用“×”将树脂编号与交联度分开。 • 弱酸101 ×4其交联度为4％。 • 国内常用树脂命名：724；732；717
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离子交换树脂的骨架
（一）苯乙烯型离子交换树脂
• 由苯乙烯与二 乙烯苯经过氧 苯甲酰催化聚 合而成。
• 交联度
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（二）丙烯酸型离子交换树脂
连续离子交换工艺流程
连续离子交换工艺流程
连续离子交换工艺：
（一）工艺流程
1、把原水加入进树脂柱，让水经过树脂进行离子交换；
2、原水由水下泵抽出树脂柱，温度可以调整，温度越低，去除离子的
能力越强；
3、经过树脂后的水在离子活化器中，通过输入污染物的还原性吸附剂，应用脉冲电场去除污染物；
4、离子换取器回收重金属离子，离子活化器无害化重金属的离子；
5、在活性炭富集器中，通过A/O技术、催化氧化、UV等处理技术，
使污染物进行去除；
6、最终产水放入活性炭帽滤池，进行最终沉淀；
（二）优点
1、反应过程快速，处理效率高，同时可以处理大量的水；
2、金属离子可以被有效回收，处理完后产生的废水几乎可以直接废水；
3、不影响原水中有益离子的分布，使用过程中无毒无害；
4、可重复使用，消耗的能量低，更加经济；
5、只需日常的保养就能长久使用，可靠性高，运行安全；
（三）缺点
1、由于离子交换器的释放能力有限，处理效率较低；
2、抢先把水中有益离子换取掉，获得的水中离子质量可能不理想；
3、由于抗压能力相对较低，设计工艺时需调整反应器的结构；
4、设备的运行成本较高，消耗的能量也较大；
5、树脂的更换和维护周期较长，运行成本较高；。
纯水的制备工艺离子交换
纯水的制备工艺离子交换
纯水的制备工艺之一是离子交换。
离子交换是通过将水中的离子与离子交换树脂发生化学反应，从而去除水中的杂质离子，得到纯净的水。
离子交换的工艺一般包括以下几个步骤：
1. 预处理：将原水通过物理和化学方法进行预处理，去除悬浮物、沉淀物和有机物等杂质。
2. 过滤：将预处理后的水通过过滤装置，进一步去除微小的颗粒和悬浮物。
3. 离子交换树脂处理：将经过预处理和过滤的水，通过离子交换树脂装置进行处理。
这些树脂通常是经过特殊处理的多孔玻璃、胶体或合成高分子材料。
离子交换树脂上具有特定的功能基团，可以与水中的特定离子发生化学反应。
4. 冲洗：在离子交换过程中，吸附在树脂上的杂质离子逐渐增多，影响纯水的产出。
因此，定期进行冲洗是必要的。
冲洗可以通过流动除杂溶液，将吸附于树脂上的杂质离子冲走。
5. 再生：随着时间的推移和树脂的使用，树脂的功能基团逐渐失效。
为了保持离子交换工艺的效果，需要定期进行再生。
再生是将树脂置于相应的再生溶液中，使树脂上的功能基团得到再生，恢复其吸附和交换能力。
通过上述工艺步骤，离子交换装置可以实现对水中的离子杂质的去除，得到纯净水。
离子交换方法可以应用于不同环境和用途，例如实验室用水、电子行业用水、制药行业用水等。
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。
离子交换工艺流程
离子交换工艺流程
《离子交换工艺流程》
离子交换工艺是一种常见的水处理技术，它通过将水中的离子与交换树脂中的离子进行置换，从而达到去除水中杂质和提纯水质的目的。
离子交换工艺广泛应用于水处理、电子工业、化工等领域。
离子交换工艺流程通常包括以下几个步骤：
1. 前处理：在开始离子交换之前，首先需要对原水进行前处理。
前处理主要包括过滤和软化，通过去除悬浮物和有机物，减少水中的污染物对交换树脂的影响。
2. 离子交换柱的装填：将合适的交换树脂填充到离子交换柱中。
交换树脂可以选择阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，根据水质的不同来选择合适的树脂种类。
3. 离子交换过程：将原水通过离子交换柱，离子交换树脂和水中的离子进行置换。
阳离子交换树脂主要去除水中的钙、镁等金属离子，而阴离子交换树脂主要去除水中的硫酸根、氯离子等阴离子。
4. 冲洗：在离子交换过程中，交换树脂会逐渐被污染物吸附，导致交换能力下降。
因此需要定期对交换树脂进行冲洗和再生处理，恢复其交换能力。
5. 后处理：离子交换过程完成后，需要对处理后的水质进行监测，确保水质符合要求。
必要时可以进行后处理，如pH调节、加药等操作。
离子交换工艺流程对水质的提升起到了重要的作用，它可以去除水中的杂质和离子，提高水质，满足不同行业的生产和生活用水需求。
在实际应用中，需要根据不同的水质和处理要求来选择合适的离子交换工艺流程，以确保处理效果和经济效益。
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第三节 水的化学除盐
1.化学除盐原理
（各种离子和离子交换树脂进行化学反应）
2.化学除盐系统设备的设置原则
1) H离子交换器设在强碱OH离子交换器之前 2) 除碳器应设在H离子交换器之后、强碱OH离子交换器之
前。 3) 经过一级化学除盐后不再设置除碳器。 4) 为实现水的深度除盐，通常采用一级除盐系统加混床。 5) 当原水水质差，一级除盐系统的交换器运行周期短，酸、
过树脂相迁移至阳膜和阴膜而进入浓水室。
EDI产品的应用
EDI装置通常用于处理反渗透出水，用于制备超纯 水。EDI对进水含盐量、弱电解质含量要求比较 严格，主要是因为EDI对弱电解质的脱除能力受 限于这些物质在水中电离度的大小。EDI要求进 水硬度小于1.0mg/L(CaCO3)，当原水硬度不能 满足该要求时，可以使用钠离子软化器等工艺去 除硬度。
为满足上述条件，EDI前处理通常为二级反渗透 + 除碳器 或在二级反渗透 前加碱处理。
（单级反渗透出水硬度、CO2 、SiO2含量高难以 满足EDI进水要求。）
目前世界上主要由美国Ionpure、GE、Omexell 等大公司占领市场。国内有北京\浙江等生产厂 家.
GE的膜堆在淡水室中填充了阴、阳离子交换树脂， 并在浓水室中设置了浓水循环系统，一方面可 通过增加浓水室的电导率以减小浓水室电阻， 另一方面浓水室保持较高的流速增强混合效果 以减少结垢的可能，浓水中的离子通过从循环 回路排出一部分以达到盐量平衡。
5. 失效树脂的再生
1)强酸H交换器的再生（HCl或H2SO4） 2)强碱OH交换器的再生（NaOH） 3)弱型树脂的再生（HCl、 H2SO4 ，也可以是
H2CO3，当用强酸作再生剂时，比耗一般为 1.05～1.10 ） 4)再生剂比耗（单位体积树脂所用再生剂的量 （mol/m3）和该树脂的工作交换容量 （mol/m3）的比值） 5)清洗水耗（单位体积树脂再生后用水清洗至交 换器可以投入运行所需最少量水的体积，以 树脂层体积的倍数表示）
树脂和离子交换膜迁移到浓水室。 离子集中到浓水室。 如果超过设计极限，会发生结垢现象。 极水 (E) 含有氢气和氯气，因此需排气。 主要的能量最终转化为热量，所以要注意最小
流量。
阴_ 极化学反应
2H2O +2e- = 2OH- +H2
•生成氢气 •pH值高 •易产生结垢 •水从阴极得到电子
Ionpure公司的膜堆与其他公司不同之处在于将浓水 室中也填充了离子交换树脂，通过树脂的导电 能力维持装置电流，系统较为简化，不需要加 入NaCl维持浓水室的电导率，也不需要使用浓 水循环泵。
EDI 工艺过程回顾
离子交换从水中除去污染离子。 污染离子以及 H+ 和 OH- 在电场作用下通过
• 1-2 ppm in Eout (400 uS/cm NaCl) • Low pH
+
Anode
浓水电导率
浓水电导率 主要用来控制E-CELL模块的“电阻” 典型范围在 150 - 600 uS/cm
加盐水
在浓水回路中加入高品质的盐水
盐水加入点在浓水排放以后以减少加盐量
盐加入量很小 -- 典型加入量为每天0.1 到 10
Cathode
阳极化学反应
2H2O = 4H+ +O2 +4e2Cl- = Cl2 +2e-
• 生成氧气 • 生成氯气 • pH值低 • 阳极从水中得到电子
• Oxygen gas formation
• 3.5 mL (STP)/Amp/minute • Trace Chlorine formation
碱耗大时，可以采用强、弱型树脂联合应用工艺。
第四节 常用化学除盐水处理设备
1. 顺流再生离子交换器 2. 逆流再生离子交换器 3. 分流再生离子交换器 4. 浮床 5. 双层床/双室床
6. 满室床（罗门哈斯公司 AMBERPACK技术） 7. 混合离子交换器 8. 除碳器
9. 连续电去离子（EDI）
磅
（0.045 到 4.54 kg/day）
出水口
浓水出口
极水排放口
浓水进口
流动方向: 1）淡水从模块下方进入 2）浓水从模块下方进入 3）产水从模块上方导出 4）循环浓水从模块上方导出 5）极水从模块上方排出
进水口
直流柜
控制原理
运行状态 E-Cell 系统启动: 确认淡水进水5秒钟 启动浓水循环泵和加盐泵 确认浓水循环泵运行 确认进水流量、浓水流量、浓水排放流量和极
水排放流量 5 秒钟 启动整流器 确认整流器工作
E-CellTM 操作
影响E-Cell性能的四个参数：
1. 进水水质 2. 电流 3. 压力 4. 流量
E-CellTM Operation
1) 进水水质
CO2 会造成进水水质差 TEA < 25 ppm 以 CaCO3 计 (<16 for Pharm) 硬度超过 1.0 ppm 会导致结垢 超出允许的最大回收率会造成结垢 硅含量超过 500 ppb 也会引起结垢
E-CellTM Operation
2) 电流
每个模块的平均电流必须足够负பைடு நூலகம்进水中的离 子含量
1.5-2.0 Amp/stack 的电流对绝大多数进水已 经足够
E-CellTM 操作
3) 操作压力 淡水压力通常比浓水压力大 5-10 psi (0.3-0.7
bar) 新的 MK-2E 模块的压差
EDI（Electrodeionization）是一种不耗酸、碱而 制取纯水的新技术，又称“填充床电渗析”。 它是将传统的电渗析技术和离子交换技术有 机地结合起来，既克服了电渗析不能深度除 盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续制水、 需要用酸碱再生等不足。EDI适用于处理反渗 透出水等低含盐量水，其产水水质满足锅炉 用水对电导率、硬度和硅等要求。
EDI除盐机理
一种说法是利用离子交换原理除去水中离子，利 用水在直流电能的作用下分解产生H+和OH去再生混合离子交换树脂，从而实现在通电 状态下，连续制水、再生；
一种理论是在电场作用下，纯水里离子在树脂相 的迁移速率要比水中高2～3个数量级，阴、 阳离子会与树脂颗粒不断发生交换过程而构 成“离子迁移通道”，即阴、阳离子主要通