离子交换除盐水处理的系统(优质荟萃)
软化与除盐-水与废水物化处理的原理与工艺-水处理工程-讲义-
第九章软化与除盐（Softening and Salt Removal）第1节概述一、水中主要溶解杂质离子：Ca2+, Mg2+, Na+(K+)HCO3-, SO42-, Cl-一般Fe2+, SiO32-含量较少。
气体：CO2,O2总硬度：Ca2+, Mg2+,碳酸盐硬度（暂时硬度）非碳酸盐硬度含盐量：∑阳＋∑阴软化：降低硬度除碱：HCO3－（锅炉给水、碱度太高，会汽水共沸）除盐：降低含盐量二、硬度单位mmol/L, meq/L, 度（我国用德国度）德国度＝10 mg CaO/L 美国度＝1mg CaCO3/L三、水的纯度以含盐量或水的电阻率表示（单位：欧姆厘米）淡化水：高含盐量水经局部处理脱盐水：相当于普通蒸馏水，含盐量1－5mg/L纯水：亦称去离子水，含盐量<1mg/L高纯水：含盐量<0.1mg/L四、软化和除盐基本方法1.软化(1)加热去除暂时硬度(2)药剂软化：根据溶度积原理(3)离子交换：离子交换硬度去除比较彻底。
2.除盐蒸馏法、电渗析法、反渗透法、离子交换法第2节药剂软化法一、石灰软化法：CaO + H2O = Ca(OH)2CO2 + Ca(OH)2 ---CaCO3↓+ H2OCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓ + 2H2OMg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 --- 2CaCO3↓+ Mg(OH)2↓+2H2O若碱度>硬度，还应去除多余的HCO3－若水中存在Fe离子，也要消耗Ca(OH)2所以，石灰投加量：[CaO] = [CO2] + [Ca(HCO3)2] + 2[Mg(HCO3)2] + [Fe] +a为尽量降低碳酸盐硬度，石灰＋混凝沉淀可以同时进行。
注意：石灰法只能降低碳酸盐硬度以及降低水中的碱度二、石灰－纯碱法去除碳酸盐和非碳酸盐硬度CaSO4 + Na2CO3 ----CaCO3↓+ Na2SO4MgSO4 + Na2CO3 ---MgCO3 + Na2SO4MgCO3 + Ca(OH)2– CaCO3↓+Mg(OH)2↓但纯碱太贵，此法一般不用。
离子交换除盐中为什么阳床漏钠阴床必漏硅
离子交换除盐中为什么阳床漏钠阴床必漏硅水的除盐有离子交换、反渗透、蒸馏法、电渗析等，目前使用最多的仍为阴、阳离子交换法，即使用阳离子交换树脂去除水中的阳离子，用阴离子交换树脂去除水中的阴离子，从而达到除盐的目的。
因为钠盐在水中溶解，不会产生沉淀，故往往认为对中、高压锅炉用水在阳离子交换器中出现漏钠影响和危害不大。
但没有认识到或足够的认识到阳床漏钠阴床必漏硅，不能达到除硅的目的。
本文将论述阳床漏钠阴床产生漏硅的原因和过程。
一、强碱ROH阴离子交换树脂的工艺特性水经强酸RH离子交换后，水中的Fe3+、Ca2+ 、Mg2+、Na+、K+等阳离子基本去除了，还剩下的是SO42-、Cl-、HCO3- 、NO3-、HSiO3-等离子，这些阴离子常用强碱ROH 才能去除，其反应式为：ROH+H2SO4=RHSO4+ H2O （1）2 ROH+H2SO4=R2SO4+2H2O （2）ROH+HCl=RCl+H2O (3)ROH+H2CO3=RHCO3+H2O (4)ROH+H2SiO3=RHSiO3+H2O (5)反应式（1）和（2）是同时进行的，代表了ROH与SO42-交换的两种情况。
当树脂主要是ROH存在时，反应式（2）占优势；当水中H2SO4浓度超过树脂上OH-时主要是反应式（1）。
因此，运行刚开始都是ROH型，故是（2）式反应；当树脂从上到下逐渐形成R2SO4型时，再进入的H2SO4，其交换结果转为RHSO4型，反应式为：R2SO4+H2SO4=2RHSO4 (6)从式（1）~（6）可见，水经ROH呈中性。
但为什么在离子交换除盐中，水要先经过阳离子交换后再进入阴离子交换呢？水不经过阳床行吗？现在我们来论述一下这方面问题。
1、强碱树脂的选择性树脂的选择性也称交换势，亲和力，结合力等，其选择性的次序为：SO42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO3- ＞HSiO3-可见SO42、NO3-、Cl-的选择性都大OH-，吸着能力强；而F-、HCO3-、、HSiO3-是弱酸阴离子，选择性小于OH-，吸着能力差，从交换势可见：（1）强酸阴离子SO42-、NO3-、Cl-能顺利的交换ROH上的OH-离子而被去除，而且按选择性的大小，后来的NO3-交换RCl上的Cl-，后来的SO42-又交换RNO3上的NO3-（当然也交换Cl-），随着交换的进行，逐渐形成R2SO4在最上层，第二层为RNO3（如果水中无硝酸，则该层没有），第三层为RCl（如图1）图1 阴离子交换次序（2）弱酸阴离子HCO3-、HSiO3-，一是选择性小于OH-离子；二是水中的含量相对来说又少；三是H2CO3、H2SiO3必须要在较强的碱性条件下才能离解为H++ HCO3-和H++HSiO3-。
除盐水处理工艺
除盐水处理工艺除盐水处理工艺介绍1 前言目前除盐水处理工艺主要有蒸馏法、离子交换法及膜分离法等，除盐水处理工艺是根据不同的入水水质和出水要求而设计的，针对不同的原水水质特点而设计水处理方案才是最经济有效的方案,同时也是出水水质长期稳定达到要求的保证。
本文就除盐水处理工艺（离子交换法和RO膜分离法)对比介绍各自的特点：在70年到80年代末离子交换法在我国除盐水处理领域得到广泛应用.离子交换法处理有以下特点：优点：◇预处理要求简单、工艺成熟,出水水质稳定、设备初期投入低；◇由于制水原理类同于用酸碱置换水中离子，所以在原水低含盐量的应用区域运行成本较低。
缺点：◇由于离子交换床阀门众多,操作复杂烦琐；◇离子交换法自动化操作难度大，投资高;◇需要酸碱再生，再生废水必须经处理合格后排放，存在环境污染隐患；◇细菌易在床层中繁殖，且离子交换树脂会长期向纯水中渗溶有机物◇在含盐量高的区域，运行成本高从80年末开始，膜法水处理在我国得到了广泛应用，反渗透就是除盐处理工艺的膜法水处理工艺之一。
反渗透法处理有以下特点:优点：◇反渗透技术是当今较先进、稳定、有效的除盐技术;◇与传统的水处理技术相比，膜技术具有工艺简单、操作方便、易于自动控制、无污染、运行成本低等优点，特别是几种膜技术的配合使用，再辅之经其他水处理工艺，如石英砂、活性炭吸附、脱气、离子交换、UV杀菌等◇原水含盐量较高时对运行成本影响不大◇缺点：◇预处理要求较高、初期投资较大本文以地下水为原水，生产250m3/h除盐水(5MΩ.cm)为例，就离子交换和反渗透两种处理方法在工艺、占地方面、和运行成本作简要比较。
2 除盐水处理工艺比较2。
1离子交换法1)离子交换处理工艺流程：2）流程简介：原水首先进入无阀滤池进行预处理直流入过滤水槽，再通过过滤水泵送水至阳床上部，在床中与强酸阳树脂接触，树脂将Ca2+、Mg2+、Na+、K+、等阳离子从水中置换到树脂上，除去阳离子后的水从塔下流出并送入脱CO2塔上部,在塔内与塑料多面空心球接触形成水膜,HCO3—很快分解成CO2和H2O，通过风机将CO2从塔顶吹除，从而大大减轻阴床的负荷。
离子交换
离子交换设备离子交换设备简介：在纯水制作的工艺上，传统的离子交换工艺主要体现在工业纯水和超纯水的制水设备上使用到的一种流程，很多的工业水处理中运用到的离子交换，比如精细化工行业、电子电镀行业、线路板制作行业，电子、显示屏制作行业等等，离子交换设备在操作过程中比较简单，再生环节容易，离子交换设备主要在树脂的使用需要良好的选型，树脂的型号的规格决定水中的好坏和使用周期，以下是离子交换设备的一些介绍：1、离子交换是一种传统的、工艺成熟的脱盐处理设备，其原理是在一定条件下，依靠离子交换剂（树脂）所具有的某种离子和预处理水中同电性的离子相互交换而达到软化、除碱、除盐等功能。
用于深度脱盐处理，产水电阻率动态可达到18MΩ·cm。
2、离子交换设备阴阳离子的基本原理：采用离子交换方法，将把水中阳、阴离子去除。
以氯化钠（NaCl）代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应式：阳离子交换柱方程：阳离子交换树脂具有酸性基团。
在水溶液中酸性基团可以电离生成H+。
每种交换树脂可以含有一种或数种离子基团，按照离子基团的电离难易程度可把交换树脂分为强性和弱性。
阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性.R-H+Na+=R–Na+H+阴离子交换柱方程：阴离子交换树脂含有碱性基团他们在水溶液中电离并与阴离子进行交换。
阴离子交换树脂按照离子基团的电离难易程度分为强碱性及弱碱性。
R–OH+Cl-=R–Cl-+OH-3、阳、阴离子交换柱串联以后称为复合床，其总的反应式： R-H+R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O由上面所描述得出，水中的NaCl已分别被树脂上的H+和OH-所取代，而反应生成物为H2O，达到了去除水中盐的作用。
4、混合离子交换柱（混床）：将阳、阴床尚未交换的剩余盐类进一步除去，由于通过混合离子交换后进入水中的H+和OH-立即生成电离度很低（H2O），几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象，使交换反应进行得十分彻底，因而混合床的出水水质优于阳、阴离子交换柱串联组成的复床所能达到的水质，能制取纯度相当高的成品水。
除盐水工艺处理
江苏省振兴节水工程技术设备有限公司
江苏省振兴节水工程技术设备有限公司
反渗透（RO）主机： 反渗透（RO）主机是一级除盐的心脏部分，由渗透膜、膜壳和辅助阀门和仪器组成。 反渗透膜已发展到超低压、低污染的复合膜，单根膜脱盐率达 99.5%。在 RO 装置运行期间， 设间断自动快冲冲洗。在 RO 装置停运时，用产品水自动冲洗，挤排膜和不锈钢管道中的高 TDS 残水，使停运膜完全浸泡在淡水中，可以防止膜的自然渗透造成的膜损伤，去污除垢， 使装置和 RO 膜得到有效保养。经反渗透处理，原水中绝大部分无机盐、有机物、微生物、 细菌被截留。经反渗透处理的产品水可达到电导率＜10μ s/cm，SiO2＜0.2mg/l。 反渗透装置清洗： 在长期运行过程中，反渗透膜面上总会日积月累水中存在的各种污染物。从而使装置的 性能（产水量和脱盐率）下降，组件进、出口压差升高。为此，除日常启停装置前，进行低 压冲洗外，还需进行定期化学清洗。 化学清洗流程如下： 清洗水箱→清洗泵→清洗过滤器→反渗透装置
离子交换除盐水处理器的失效控制
知 ， 中金属 离子 Ｎ 被 吸附 的能力 最弱 ， 以 当离 水 ａ 所
子交 换 时树脂 层 的各 种 离 子 吸 附层 逐 渐 下移 ， ． Ｈ
最后 被其 他 阳离子 置换 下来 ， 当保 护层 穿 透时 ， 首先 泄漏 的是 最下 层 的 Ｎ ， ａ 因此 监 督 阳 离 子交 换 器 失
表 １数据 均 为 车 间实 际运 行 记 录数 据 ，． １ １阴 出水 供 给 １２阴后 出水 电导 率保 证 在 ３ｐ ／ｍ 以 ． ￣ ｃ Ｓ 下， 结合末 级 阴阳床 ， 最终 出水 水质 一 直保 持 在 ０ １ ．
～
３ｉ ／ ｍ。根 据 以上数 据 和该 车 间 对 除盐 水 水质 Ｓｃ ｘ
１ 检 测 和 控 制原 理
强 酸性 阳树 脂 对 水 中各 种 阳离 子 的 吸 附顺 序
为 ： ｅ ＞Ａ ¨ ＞Ｃ “ ＞Ｍｇ ＞Ｎ ＞Ｈ： 由此 可 Ｆ¨ １ ａ ¨ ａ ；
念， 也就 是充 分利 用 了母 管 制制 水 系 统 的 优点 对 系 统进 行失 效控 制 。
表 １是该 车 间第 一 套 水处 理 器 的 一 阴 （ １ １ 即 ． 阴 ）在 一个 运行周 期 中 的部 分数 据 。
此 可知 ， ＳＯ 的 吸 附 能 力 最 弱 ， 以 当 离 子 交 换 Ｈ ｉｆ 所
时树 脂层 的各 种 离 子 吸 附 层 逐 渐 下 移 ， Ｈ一 被 其 Ｏ ．
他 阴离子 置换 下来 ， 当保 护层 穿 透时 ， 首先 泄漏 的是
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第四章 离子交换水处理
4.3 离子交换除盐水处理
弱碱阴树脂的再生：
再生特点：极易用碱再生，碱耗比低。
弱碱树脂特性：交换容量高于强碱树脂，抗有机污染能力强。设 在强碱阴床前，可减轻强碱树脂的负荷，并保护其不受有机污染。
4.3 离子交换除盐水处理
4.3 离子交换除盐水处理
常见的化学除盐主系统及其选择 采用阳、阴离子交换器组成主系统时，通常参照下面 的原则： (1)第一个交换器应是H型交换器。 (2)弱酸性阳树脂；适用于处理碱度大或碳酸盐硬度 大的水。 (3)弱碱性阴树脂；是用于处理强酸阴离子含量大的 水。 (4)除硅必须采用强碱性阴树脂。 (5)水质要求高时应设混床。 (6)除碳器应置于强碱性阴树脂之前，以保证除硅效 果。
4.2 软化脱碱水处理
H型弱酸离子交换过程（目前应用广的主要是丙烯
酸型）
4.2 软化脱碱水处理
•由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度
2 RCOOH Ca( HCO3 ) 2 ( RCOO) 2 Ca 2 H 2O 2CO2 2 RCOOH Mg ( HCO3 ) 2 ( RCOO) 2 Mg 2 H 2O 2CO2
4.4 离子交换装置及其运行 三塔式移动床
4.4 离子交换装置及其运行
各种类型的交换器，各有其特点。 从实践看，应用最普遍的仍属固定床，并且可制 得纯度很高的水，连续床适用于软化处理，当供水 量不大，对水质要求又不太高时，移动床是可行的。 流动床应用很少。
4.5 混合床
混合床是将再生后的阳、阴离子交换树脂放在同一个 交换器中并混合均匀。 混床的设备结构示意见图4-42。 混床的运行分反洗分层、再生、混合、正洗和交换五 个步骤，其中反洗分层是运行操作的关键。
第四章
离子交换水处理
脱盐柱原理
脱盐柱原理脱盐柱是一种用于去除水中盐分的设备，其原理是通过离子交换树脂将水中的盐离子与其他离子进行交换，从而达到去除盐分的目的。
脱盐柱广泛应用于海水淡化、工业生产和生活饮用水处理等领域，具有高效、节能、环保等优点。
脱盐柱的工作原理主要包括两个方面，离子交换和再生。
首先，水通过脱盐柱时，离子交换树脂会将水中的盐离子与树脂中的其他离子进行交换，使水中的盐分得以去除。
其次，当脱盐柱中的离子交换树脂吸附了大量盐分后，需要进行再生。
再生过程中，可以通过向脱盐柱中注入盐水或其他化学物质，使离子交换树脂释放吸附的盐分，并恢复交换能力，以便继续使用。
脱盐柱的原理可以简单概括为“吸附-交换-再生”，其核心在于离子交换树脂的作用。
离子交换树脂是一种高分子化合物，其表面带有大量的交换位点，能够吸附和释放离子。
在脱盐过程中，水中的盐离子会与树脂上的其他离子进行交换，从而实现盐分的去除。
而在再生过程中，通过适当的方法，可以使离子交换树脂重新释放吸附的盐分，以恢复其交换能力。
脱盐柱原理的核心是离子交换树脂的性质和作用机制。
离子交换树脂具有选择性吸附离子的特点，可以根据需要选择不同的树脂类型和操作条件，实现对水中不同离子的去除。
同时，离子交换树脂的再生性能也影响着脱盐柱的效率和使用寿命。
因此，在设计和运行脱盐柱时，需要充分考虑离子交换树脂的选择、再生方法和操作参数等因素，以确保脱盐效果和设备稳定运行。
总的来说，脱盐柱的原理是基于离子交换树脂的作用，通过离子交换和再生过程去除水中的盐分。
了解脱盐柱的原理有助于我们更好地理解其工作机制和优缺点，为脱盐设备的选择、设计和运行提供科学依据。
同时，随着科学技术的不断进步，脱盐柱原理也在不断完善和创新，为解决水资源短缺和水质污染等问题提供了重要的技术支持。
离子交换软化法
如何实现再生？
2
交交 换
换器
1
器
3 排 水
5 排 水
4 6
开启阀2、5 ，其它阀关闭 Nhomakorabea原水
2.运行操作
盐液
(3) 正洗
正洗的目的是清 除残余的再生液 和再生时的生成 物。
如何实现正洗？
2
交交 换
换器
1
器
3 排 水
5 排 水
4 6
开启阀1、5，其它阀关闭
原水
全自动钠离子交换软水系统选择：
第一步: 系统参数数据分析 第二步: 系统方案选择
预处理系统, 软化处理系统, 水质监测系统, 出水硬度调节 系统, 供水系统五大部分组成 第三步: 软化交换器计算 1. 交换器直径 2. 交换器高度 3. 反洗流量孔板 4. 射流器 5. 盐箱注水量 6. 盐箱注水孔板 7. 树脂型号及配置量 第四部: 确定系统方案
常见水处理的方法：
加药水处理 水 处 理
化学水处理
预处理 去除水中的悬浮物及胶体物质
软化处理 去除水中的碱度
沉淀软化 离子交换软化
综合处理或降碱处理 去除硬度、降低碱度
除盐处理 去除水中的各种盐类
除氧处理 去除水中溶解的氧气
一、离子交换软化法基本原理及离子交换剂
1、离子交换剂 能用自己的阳离子把水中的钙和镁离子置换出来的物质 叫做离子交换剂。 常用为合成树脂：NaR、HR、NH4R。 2、离子交换软化法基本原理 交换剂上的阳离子置换水中的Ca2+和Mg2+，使硬水变成 了软水。
全自动钠离子交换软水系统技术参数： 1. 原水硬度: 一级钠:< 8mmol/L 二级钠: ≥ 8mmol/L 2. 出水硬度: 蒸汽锅炉标准≤ 0.03mmol/L 或根据用户要求, 分别 满足不同用途的需求 3. 水质要求:
水处理系统流程及除盐水控制标准
一、水系统
原水— 原水箱—原水泵—多介质过滤器—阳离子交换器—除二氧化碳器—中间水箱—中间水泵—阴离子交换器—除盐水箱—除盐水泵—主厂房。
二、酸系统
汽车槽车——卸酸泵—酸储存罐—浓酸泵——酸计量箱—再生泵——阳离子交换器。
三、碱系统
汽车槽车—卸碱泵—碱高位储存罐——浓碱泵—碱计量箱再生泵—阴离子交换器。
2
5
碱液贮存罐
5
1
6
盐酸计量箱
1
7
碱液计量箱
1
8
中和池
50
1
9
原水箱
60
1
序号
项目
设备
名称
电 机 部 分
数量
型号
出力t/h
扬程M
型号
功率kw
电流A
转速转/分
台
21.8
38
5.5
2900
2
2
中间水泵
Y9052
6
1.5
5.96/3.44
2800
2
3
再生专用水泵
YS8012
出力
树脂层高度
树脂型号
台数
mm
mm
Mpa
t/h
阳mm
阴mm
阳
阴
阳离子
交换器
700
6
001×7
2
阴离子交换
700
6
201×7，D301
2
除二氧化碳塔
400 3500
6
多面空心球
1
序号
项目
设备名称
直径mm
高度mm
容积m3
数量
备注
1