11水的軟化上

1、第一章第一章 前前 言言一、水中雜質(zhì)的來源一、水中雜質(zhì)的來源二、水中雜質(zhì)的分類二、水中雜質(zhì)的分類三、工業(yè)用水處理對象水中常見的溶解物三、工業(yè)用水處理對象水中常見的溶解物四、工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)四、工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)一、水中雜質(zhì)的來源一、水中雜質(zhì)的來源v吸收大氣中吸收大氣中可溶物可溶物（co2 、o2 、h2s ）及及不可溶物不可溶物（塵（塵埃、工業(yè)污染物）埃、工業(yè)污染物）v地表：泥砂、腐殖質(zhì)、有機(jī)物且溶解地殼表面的普地表：泥砂、腐殖質(zhì)、有機(jī)物且溶解地殼表面的普通化合物通化合物v地下：含地下：含co2的雨水遇地層中的雨水遇地層中caco3 、mgco3生成生成ca2+ 、 mg2+；再加上地層中易溶的

2、；再加上地層中易溶的na鹽鹽k鹽、氯化物鹽、氯化物等造成海水的高含鹽量等造成海水的高含鹽量二、水中雜質(zhì)的分類二、水中雜質(zhì)的分類水中雜質(zhì)按粒徑分為三類：水中雜質(zhì)按粒徑分為三類：v1 m100 m 懸浮質(zhì)懸浮質(zhì) 用沉淀方法（上浮、用沉淀方法（上浮、下沉）即可去除下沉）即可去除v1 nm 1 m 膠體膠體（粘土、腐殖質(zhì)）膠體可（粘土、腐殖質(zhì)）膠體可以穩(wěn)定存在，必須加藥，使膠體脫穩(wěn)，混凝沉淀后以穩(wěn)定存在，必須加藥，使膠體脫穩(wěn)，混凝沉淀后去除去除v1 nm以下以下 溶解物溶解物 溶解于水，給生活、生產(chǎn)帶來溶解于水，給生活、生產(chǎn)帶來不便，是工業(yè)水處理的對象（不便，是工業(yè)水處理的對象（ fe2+可導(dǎo)致高血壓

3、病，可導(dǎo)致高血壓病，并可染色；并可染色； f使牙變黃；使牙變黃； ca2+、mg2+ 給洗衣帶給洗衣帶來不便，并使鍋爐生垢從而造成燃料的浪費(fèi)和鍋爐來不便，并使鍋爐生垢從而造成燃料的浪費(fèi)和鍋爐爆炸；放射性元素則對人體有害爆炸；放射性元素則對人體有害）三三 、工業(yè)用水處理對象水中常見的溶解物、工業(yè)用水處理對象水中常見的溶解物 hco3 cl so42 sio32ca2+,mg2+ na+ ,k+ fe2+,mn2+ 四、工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)四、工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用水種類繁多，水質(zhì)要求各不相同工業(yè)用水種類繁多，水質(zhì)要求各不相同v食品、釀造食品、釀造、飲料原料用水：高于生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)、飲料原料用水：高于

4、生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)v紡織、造紙紡織、造紙：水質(zhì)清澈，對產(chǎn)生斑點(diǎn)的物質(zhì)控制：水質(zhì)清澈，對產(chǎn)生斑點(diǎn)的物質(zhì)控制v鍋爐補(bǔ)給水鍋爐補(bǔ)給水：對產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制（與：對產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制（與鍋爐壓力有關(guān)系）鍋爐壓力有關(guān)系）v電子工業(yè)電子工業(yè)：高純水：高純水v循環(huán)冷卻水循環(huán)冷卻水：水溫低，無懸浮物、藻類、微生物，：水溫低，無懸浮物、藻類、微生物，對產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制對產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢等的物質(zhì)控制第二章第二章 水的軟化水的軟化2.1軟化的目的與方法概述軟化的目的與方法概述一、軟化的目的一、軟化的目的二、基本概念二、基本概念三、硬度的分類三、硬度的分類四、軟化的方法四、軟化的方法一、軟化的目的

5、一、軟化的目的1 定義：去除水中部分或全部硬度的過程定義：去除水中部分或全部硬度的過程 稱為水的軟化。稱為水的軟化。2 目的目的（1）避免鍋爐水由于硬度而生垢浪費(fèi)燃料、燒損部件、爆）避免鍋爐水由于硬度而生垢浪費(fèi)燃料、燒損部件、爆炸炸（2）避免）避免 ca2+ 、 mg2+對工業(yè)冷卻設(shè)備正常運(yùn)行的影響傳對工業(yè)冷卻設(shè)備正常運(yùn)行的影響傳熱系數(shù)低、導(dǎo)熱性能差熱系數(shù)低、導(dǎo)熱性能差（3）避免影響造紙、紡織等行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量）避免影響造紙、紡織等行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量消除不良影響，滿足生活和工業(yè)用水的要求消除不良影響，滿足生活和工業(yè)用水的要求中心目的中心目的二、基本概念1 硬度硬度：水中：水中ca2+ 、 mg2+離子的

6、總濃度或總含量。離子的總濃度或總含量。2 硬度單位硬度單位： （1）國內(nèi)：）國內(nèi)：meq/l （2）國外：）國外：德國度德國度: 1d=10mg/lcao 美、日美、日: 1度度=1mg/lcaco3 換算關(guān)系：換算關(guān)系：1meq/l=2.8d=50mg/lcaco3 （3）法定計(jì)量單位：）法定計(jì)量單位：mol/l或或mmol/l3 當(dāng)量粒子當(dāng)量粒子：(x/z) z:離子所帶電荷數(shù)；離子所帶電荷數(shù)； x：基本單元：基本單元 用當(dāng)量離子作基本單元時(shí)，用當(dāng)量離子作基本單元時(shí)，eq=mol,在水質(zhì)分析中較方便在水質(zhì)分析中較方便4 摩爾濃度摩爾濃度：cb=nb /v=mb/(mbv); mb=mbnb

7、=mbcbv5 水中假想化合物水中假想化合物：對水加熱時(shí)，水中陰陽離子便按一定規(guī)律：對水加熱時(shí)，水中陰陽離子便按一定規(guī)律以化合物的形式先后析出，根據(jù)這一現(xiàn)象，把水中有關(guān)離子以化合物的形式先后析出，根據(jù)這一現(xiàn)象，把水中有關(guān)離子假想地結(jié)合起來，寫成化合物的形式。假想地結(jié)合起來，寫成化合物的形式。硬度表示方法及其換算關(guān)系硬度表示方法及其換算關(guān)系表示方法表示方法物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度當(dāng)量濃度當(dāng)量濃度caco3的的質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度度度定義定義c(ca2+)=n(ca2+)/vc(1/2ca2+)=n(1/2ca2+)/vca2+的毫克的毫克當(dāng)量數(shù)當(dāng)量數(shù)/體積體積caco3的質(zhì)的質(zhì)量量/體積體積10mg

8、/cao/l單位單位mmol/lmmol/lmeq/lmg/l德國度德國度0d換換算算關(guān)關(guān)系系c(ca2+)，mmol/l1221005.6c(1/2ca2+)，mmol/l0.511502.8meq/l0.511502.8mg/l （caco3 ）0.010.020.0210.056德國度德國度0d0.180.360.3617.91水中離子的假想組合水中離子的假想組合 (p395圖圖211)1 水中陰陽離子水中陰陽離子當(dāng)量濃度當(dāng)量濃度總和相等；總和相等；2 表明水中各離子的組合情況及化合物含量大小。表明水中各離子的組合情況及化合物含量大小。三、硬度的分類三、硬度的分類四、軟化方法四、軟化方法

9、1 藥劑軟化法藥劑軟化法（沉淀軟化法）（沉淀軟化法）：基于溶度積原理，加：基于溶度積原理，加入某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化合物入某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化合物使之沉淀析出。使之沉淀析出。 cacocaco3 3 ca2+co32- （向水中加向水中加co32-） 當(dāng)當(dāng)kspaaht-a0htaht0a-htht=aht(a)00一、概述一、概述 （定義、工藝組成）（定義、工藝組成）二、石灰軟化法二、石灰軟化法（石灰生產(chǎn)過程、原理、特點(diǎn)、適用條件、石灰用量計(jì)算）（石灰生產(chǎn)過程、原理、特點(diǎn)、適用條件、石灰用量計(jì)算）三、其他軟化法三、其他軟化法 （石灰（石灰 蘇打法；石灰蘇打法

10、；石灰 石膏法）石膏法） 1.1.定義：定義：基于溶度積原理，加入某些藥劑，把水中鈣、基于溶度積原理，加入某些藥劑，把水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化合物使之沉淀析出。鎂離子轉(zhuǎn)變成難溶化合物使之沉淀析出。a a、原理：溶度積原理、原理：溶度積原理b b、藥劑：石灰、蘇打、石膏、藥劑：石灰、蘇打、石膏c c、cacocaco3 3 、mg(oh)mg(oh)2 2溶度積最小溶度積最小 水處理中常見難溶化合物的溶度積（水處理中常見難溶化合物的溶度積（25）caco3caso4ca(oh)2mgco3mg(oh)24.810-96.110-53.110-51.010-55.010-12二、石灰軟化法二、石

11、灰軟化法：（1） 分析分析1）hta ht=hc+ hn hc有有1）中反應(yīng)，而）中反應(yīng)，而hn有：有： mgso4+ca(oh)2=caso4+mg(oh)2 mgcl2+ca(oh)2= cacl2+mg(oh)2產(chǎn)生了等當(dāng)量的鈣硬度，單純的石灰軟化不能降低水的產(chǎn)生了等當(dāng)量的鈣硬度，單純的石灰軟化不能降低水的hn 3）a=0 ht=hn 無軟化效果無軟化效果。 反應(yīng)過程：反應(yīng)過程： co2+ca(oh)2caco3+h2o ca(hco3)2+ca(oh)2=2caco3+2h2o mg(hco3)2+ca(oh)2=caco3+mgco3 +2h2o mgco3+ca(oh)2=caco

12、3+ mg(oh)2由上式可以看出：由上式可以看出：v去除去除1摩爾摩爾ca(hco3)2需需1摩爾摩爾ca(oh)2，去除，去除1摩爾摩爾mg(hco3)2需需2摩爾摩爾ca(oh)2。v熟石灰最易與水中游離熟石灰最易與水中游離co2反應(yīng)，而水中存在下列平衡：反應(yīng)，而水中存在下列平衡： 2hco3-co2+co32- +h2o (a) co32- +ca2+caco3 (b)v當(dāng)當(dāng)ca(oh)2首先與首先與co2反應(yīng)后，反應(yīng)后，(a)向右進(jìn)行導(dǎo)致向右進(jìn)行導(dǎo)致(b)向右進(jìn)向右進(jìn)行，使行，使caco3析出，為軟化創(chuàng)造了條件。析出，為軟化創(chuàng)造了條件。 (1) hc占大部分的源水占大部分的源水 (2

13、) 預(yù)處理預(yù)處理鈉離子交換鈉離子交換(1)(1)通過實(shí)驗(yàn)確定通過實(shí)驗(yàn)確定以石灰投量（以石灰投量（mgcao/l）為橫坐標(biāo)，以水中殘留硬度（）為橫坐標(biāo)，以水中殘留硬度（h）為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪曲線，得出最佳石灰投量。為縱坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪曲線，得出最佳石灰投量。最準(zhǔn)確最準(zhǔn)確 （1）背景）背景（2）實(shí)質(zhì)）實(shí)質(zhì)（3）原理）原理 (4) 適用條件適用條件：適用于硬度大于堿度的水。：適用于硬度大于堿度的水。三、三、 其他藥劑軟化法其他藥劑軟化法2nahco3+caso4+ca(oh)22caco3+na2so4+h2o（1） 適用條件：堿度大于硬度的水（2） 目的：去除硬度的同時(shí)去除堿度（3） 反

14、應(yīng)原理：（石膏也可用cacl2代替）練習(xí)題：原水中練習(xí)題：原水中ca2+濃度濃度1.8meq/l，mg2+濃度濃度0.8meq/l，hco3-濃度濃度2.3meq/l，fe2+濃度濃度1.5meq/l，co2濃度濃度0.24meq/l。用石灰法對原水進(jìn)行軟化，混凝劑投量。用石灰法對原水進(jìn)行軟化，混凝劑投量為為0.3meq/l，試求石灰用量（以，試求石灰用量（以g cao /（t原水）原水）計(jì)）。計(jì)）。 一、一、 交換劑和離子交換交換劑和離子交換工業(yè)最初使用的天然的交換劑工業(yè)最初使用的天然的交換劑 沸石沸石 粘土粘土 其缺點(diǎn)：交換容量小，而且用量多，管理不變。其缺點(diǎn)：交換容量小，而且用量多，管理

15、不變。后來發(fā)現(xiàn)了人工合成交換劑（磺化煤樹脂）后來發(fā)現(xiàn)了人工合成交換劑（磺化煤樹脂）下面介紹樹脂的制作過程，構(gòu)造，分類及性能。下面介紹樹脂的制作過程，構(gòu)造，分類及性能。 二、二、 離子交換樹脂離子交換樹脂1 1、 生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程其生產(chǎn)方法有兩種：其生產(chǎn)方法有兩種：1、先合成母體，在引入活性基團(tuán)。、先合成母體，在引入活性基團(tuán)。 2、先合成含有活性基團(tuán)的單體，在聚合、先合成含有活性基團(tuán)的單體，在聚合一般常用第一種方法。一般常用第一種方法。離子交換體合成路線示意圖離子交換體合成路線示意圖3 3、 分類分類1）按電性分）按電性分 陽離子交換樹脂，可解離部分陽離子陽離子交換樹脂，可解離部分陽離子(h+或

16、金屬離子或金屬離子) 陰離子交換樹脂，可解離部分陰離子（陰離子交換樹脂，可解離部分陰離子（oh或酸根）或酸根）2）按活性基團(tuán)的解離常數(shù)大?。┌椿钚曰鶊F(tuán)的解離常數(shù)大小 : 強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂k 弱酸性陽離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂k 強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂k 弱堿性陰離子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂k 3）凝膠型、大孔型與等孔型）凝膠型、大孔型與等孔型主要掌握：陽離子交換樹脂或磺化煤：軟化、脫堿；主要掌握：陽離子交換樹脂或磺化煤：軟化、脫堿； 陰、陽離子交換樹脂配合：除鹽。陰、陽離子交換樹脂配合：除鹽。2 2、 樹脂的構(gòu)造樹脂的構(gòu)造（r-so3-h+)

17、 惰性骨架惰性骨架活性基團(tuán)活性基團(tuán) 固定部分固定部分 可解離部分可解離部分h （r表示樹脂母體，表示樹脂母體，-so3-為牢固結(jié)為牢固結(jié)合在其上面的固定離子，合在其上面的固定離子， h為活性基團(tuán)的可交換離子）為活性基團(tuán)的可交換離子）陽離子交換樹脂結(jié)構(gòu)示意陽離子交換樹脂結(jié)構(gòu)示意三三 離子交換樹脂的性能離子交換樹脂的性能1 外觀外觀：顏色多種不一，外觀是透明半透明。顏色有黃、白、褐色。：顏色多種不一，外觀是透明半透明。顏色有黃、白、褐色。主要取決于原料種類和數(shù)量。主要取決于原料種類和數(shù)量。 形狀：球形形狀：球形優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品效率高，表面積大，水力條件好，優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品效率高，表面積大，水力條件好，損失小，

18、耐磨。損失小，耐磨。2 粒徑粒徑：選擇粒徑：選擇粒徑d主要對生產(chǎn)工藝有影響。主要對生產(chǎn)工藝有影響。d小，當(dāng)然表面大，交換速度快，交換容易利用較充分，但阻力大，小，當(dāng)然表面大，交換速度快，交換容易利用較充分，但阻力大，浪費(fèi)水頭，易流失。工程上選浪費(fèi)水頭，易流失。工程上選d0.2mm 國產(chǎn)的一般都在國產(chǎn)的一般都在0.31.2mm。3 溶脹性溶脹性：膨脹體積占全體積的百分率；分兩個(gè)方面。：膨脹體積占全體積的百分率；分兩個(gè)方面。（1 ）惰性骨架內(nèi)的活性基團(tuán)親水，使水涌入骨架內(nèi)（絕對溶漲）。）惰性骨架內(nèi)的活性基團(tuán)親水，使水涌入骨架內(nèi)（絕對溶漲）。所以實(shí)際中總是先將樹脂溶脹，然后再裝。一般來說，高強(qiáng)度的，

19、強(qiáng)所以實(shí)際中總是先將樹脂溶脹，然后再裝。一般來說，高強(qiáng)度的，強(qiáng)性樹脂。水合離子半徑大的溶脹率大。性樹脂。水合離子半徑大的溶脹率大。（2） 轉(zhuǎn)型時(shí)，樹脂體積發(fā)生變化（相對溶漲）。轉(zhuǎn)型時(shí)，樹脂體積發(fā)生變化（相對溶漲）。rhrna（為了運(yùn)輸方便）（為了運(yùn)輸方便）各種離子水合離子半徑不同；帶電的水也不盡相同。各種離子水合離子半徑不同；帶電的水也不盡相同。一般，強(qiáng)性樹脂轉(zhuǎn)型變化不大，弱性樹脂轉(zhuǎn)型變化較大。一般，強(qiáng)性樹脂轉(zhuǎn)型變化不大，弱性樹脂轉(zhuǎn)型變化較大。4 交聯(lián)度交聯(lián)度 樹脂結(jié)構(gòu)骨架的鉸鏈度取決于制造過程，工業(yè)上常用的凝樹脂結(jié)構(gòu)骨架的鉸鏈度取決于制造過程，工業(yè)上常用的凝膠型樹脂含有膠型樹脂含有2 212

20、%12%的二乙烯苯作為苯乙烯的交聯(lián)劑。的二乙烯苯作為苯乙烯的交聯(lián)劑。 交聯(lián)度對樹脂的許多性能具有決定性的影響。交聯(lián)度的改變交聯(lián)度對樹脂的許多性能具有決定性的影響。交聯(lián)度的改變將引起樹脂的交換容量，含水率，溶脹度，機(jī)械強(qiáng)度等性能的將引起樹脂的交換容量，含水率，溶脹度，機(jī)械強(qiáng)度等性能的改變。水處理用的離子交換樹脂，交聯(lián)度以改變。水處理用的離子交換樹脂，交聯(lián)度以7 71010為宜。此時(shí)為宜。此時(shí)，樹脂網(wǎng)架中的平均孔隙亦即孔道寬度為，樹脂網(wǎng)架中的平均孔隙亦即孔道寬度為202040i40i。 5 濕真密度和濕視密度濕真密度和濕視密度 濕真密度：指樹脂在水中充分溶脹后，其重量與真實(shí)體積（濕真密度：指樹脂在

21、水中充分溶脹后，其重量與真實(shí)體積（不包括樹脂間的孔隙）之比。（不包括樹脂間的孔隙）之比。（g/mlg/ml）(1.04(1.041.30)1.30)苯乙烯型強(qiáng)酸樹脂濕真密度約苯乙烯型強(qiáng)酸樹脂濕真密度約1.3g/ml1.3g/ml，強(qiáng)堿樹脂為，強(qiáng)堿樹脂為1.1 g/ml1.1 g/ml。意義：意義： 1 1）決定反洗強(qiáng)度）決定反洗強(qiáng)度; 2; 2）混合床水力分級）混合床水力分級 濕視密度濕視密度：樹脂充分溶脹后，其重量與堆積體積之比。（：樹脂充分溶脹后，其重量與堆積體積之比。（g/ml）一般一般0.60.85g/ml。6 總交換容量總交換容量交換容量是樹脂最重要的性能，它定量地表示樹脂交換能力的

22、大小。交交換容量是樹脂最重要的性能，它定量地表示樹脂交換能力的大小。交換容量的單位換容量的單位mmol/g(干樹脂干樹脂)或或mmol/l(濕樹脂濕樹脂)。交換容量分為兩部分，。交換容量分為兩部分，即總交換容量與工作交換容量。即總交換容量與工作交換容量?？偨粨Q容量是指單位重量或體積樹脂內(nèi)的交換基團(tuán)總量或可交換離子的總交換容量是指單位重量或體積樹脂內(nèi)的交換基團(tuán)總量或可交換離子的總數(shù)量?？倲?shù)量。國產(chǎn)：強(qiáng)酸樹脂國產(chǎn)：強(qiáng)酸樹脂 45 meq/g 弱酸樹脂弱酸樹脂912meq/ml實(shí)質(zhì)上，從構(gòu)造上看，單位重量或體積的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)因各苯環(huán)末端所實(shí)質(zhì)上，從構(gòu)造上看，單位重量或體積的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)因各苯環(huán)末端所

23、“具有具有”的活性基團(tuán)總數(shù)。的活性基團(tuán)總數(shù)。總交換容量是表示單位樹脂所能吸附去除離子的最大量?？偨粨Q容量是表示單位樹脂所能吸附去除離子的最大量。7 工作交換容量：工作交換容量：指在給定的條件下樹脂實(shí)際交換容量指在給定的條件下樹脂實(shí)際交換容量 。8 含水率含水率：樹脂中含水的百分比（：樹脂中含水的百分比（4060%） 9 有效工作有效工作ph范圍范圍此范圍與樹脂內(nèi)活性基團(tuán)的解離常數(shù)有關(guān)。此范圍與樹脂內(nèi)活性基團(tuán)的解離常數(shù)有關(guān)。由于樹脂活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿和弱堿，水的由于樹脂活性基團(tuán)分為強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿和弱堿，水的phph值勢必對它們值勢必對它們的交換容量產(chǎn)生影響。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹脂的活性基團(tuán)電

24、離能力強(qiáng)，其交換容的交換容量產(chǎn)生影響。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿樹脂的活性基團(tuán)電離能力強(qiáng)，其交換容量基本與量基本與phph值無關(guān)。值無關(guān)。弱酸樹脂在水弱酸樹脂在水phph值低時(shí)不電離或只部分電離，因而只能在堿性溶液中，值低時(shí)不電離或只部分電離，因而只能在堿性溶液中，才含有較高的交還能力。弱堿性樹脂相反，在才含有較高的交還能力。弱堿性樹脂相反，在phph值高時(shí)不電離或只部分電值高時(shí)不電離或只部分電離。只是在酸性溶液中才含有較高的交換能力。因此我們得出各種類型樹離。只是在酸性溶液中才含有較高的交換能力。因此我們得出各種類型樹脂的使用有效脂的使用有效phph值范圍值范圍。樹 脂 類樹 脂 類型型強(qiáng)酸性陽離子強(qiáng)酸性陽

25、離子樹脂樹脂弱酸性陽離子弱酸性陽離子樹脂樹脂強(qiáng)堿性陽離子樹強(qiáng)堿性陽離子樹脂脂弱堿性陽離子樹弱堿性陽離子樹脂脂有效有效ph值范圍值范圍1-145-141-120-7此外，樹脂還應(yīng)只有一定的耐磨性，耐熱性及抗氧化能力。此外，樹脂還應(yīng)只有一定的耐磨性，耐熱性及抗氧化能力。以后介紹的有關(guān)陽離子交換樹脂基本性能，對磺化煤也是適用的。（磺化煤價(jià)以后介紹的有關(guān)陽離子交換樹脂基本性能，對磺化煤也是適用的。（磺化煤價(jià)格較便宜，但交換容量低，機(jī)械強(qiáng)度差。性能隨著煤質(zhì)不同而變化，現(xiàn)已逐漸格較便宜，但交換容量低，機(jī)械強(qiáng)度差。性能隨著煤質(zhì)不同而變化，現(xiàn)已逐漸由樹脂所替代）。由樹脂所替代）。大孔型與凝膠型樹脂的干濕狀態(tài)比

26、較大孔型與凝膠型樹脂的干濕狀態(tài)比較丙烯酸型與苯乙烯型樹脂比較丙烯酸型與苯乙烯型樹脂比較凝膠型、大孔型、等孔型三類樹脂孔型比較凝膠型、大孔型、等孔型三類樹脂孔型比較凝膠型與大孔型樹脂物理性能的比較凝膠型與大孔型樹脂物理性能的比較四、離子交換平衡四、離子交換平衡離子交換如同化學(xué)反應(yīng)一樣，服從離子交換如同化學(xué)反應(yīng)一樣，服從當(dāng)量定律當(dāng)量定律，且是，且是可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)，離子交換技術(shù)就是基于離子交換技術(shù)就是基于等當(dāng)量交換等當(dāng)量交換與與可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)來進(jìn)行交換與來進(jìn)行交換與再生的；離子交換中的再生的；離子交換中的等當(dāng)量性等當(dāng)量性、可逆性可逆性、選擇性選擇性是我們進(jìn)是我們進(jìn)行水質(zhì)軟化的基本設(shè)計(jì)依據(jù)。行水質(zhì)

27、軟化的基本設(shè)計(jì)依據(jù)。水的軟化過程中，離子交換反應(yīng)就是陽離子交換樹脂上的可水的軟化過程中，離子交換反應(yīng)就是陽離子交換樹脂上的可交換離子（交換離子（h+、na+）與水中的鈣、鎂離子之間的交換反應(yīng)。）與水中的鈣、鎂離子之間的交換反應(yīng)。2rna+ca2+=r2ca+2na+ 當(dāng)樹脂飽和后，用高濃度的當(dāng)樹脂飽和后，用高濃度的nacl處理：處理： r2ca+2na+=2rna+ca2+ 四、離子交換平衡四、離子交換平衡1.量的關(guān)系量的關(guān)系:服從質(zhì)量作用定律，屬可逆反應(yīng)，服從質(zhì)量作用定律，屬可逆反應(yīng)，這就要求實(shí)際操作采用動(dòng)態(tài)交換方式。這就要求實(shí)際操作采用動(dòng)態(tài)交換方式。2.離子交換選擇系數(shù)：離子交換選擇系數(shù)：

28、 總的離子交換通式：總的離子交換通式：2ra+b2+r2b+2a+ 反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行取決于特定條件下樹脂反應(yīng)向哪個(gè)方向進(jìn)行取決于特定條件下樹脂對對a+、b2+的親和力大小，而親和力的大小又的親和力大小，而親和力的大小又通過離子交換選擇系數(shù)來比較。通過離子交換選擇系數(shù)來比較。四、離子交換平衡四、離子交換平衡 r2b 、ra樹脂中樹脂中b2+、a+的離子濃度的離子濃度 a+ 、b2+溶液中溶液中a+、b2+的離子濃度的離子濃度h對對ra+b+rb+a+222222222abrabrbraabrkbaabrarbbraarbkba（1）用離子濃度表示：）用離子濃度表示：四、離子交換平衡四、離子交換

29、平衡hk值稱平衡常數(shù)，但并非嚴(yán)格的常數(shù)；親和力大小的比較：值稱平衡常數(shù)，但并非嚴(yán)格的常數(shù)；親和力大小的比較：（水溶液中不大時(shí)）一般選擇系數(shù)為樹脂中（水溶液中不大時(shí)）一般選擇系數(shù)為樹脂中b與與a濃度的比濃度的比率與溶液中率與溶液中b與與a濃度的比率之比。選擇系數(shù)大于濃度的比率之比。選擇系數(shù)大于1，說明，說明該樹脂對該樹脂對b的親和力大于對的親和力大于對a的親和力，亦即有利于進(jìn)行離的親和力，亦即有利于進(jìn)行離子交換反應(yīng)。子交換反應(yīng)。h即：即： 22abk1 bak=1 b=ak1 bca2+mg2+k+nh4+na+h+li+ ca2+置換置換na+的理論依據(jù)。的理論依據(jù)。 高價(jià)大于低價(jià)，同價(jià)原子序

30、數(shù)大親和力大；高價(jià)大于低價(jià)，同價(jià)原子序數(shù)大親和力大； 高濃度時(shí)上述次序不在適用。（再生時(shí)，提高高濃度時(shí)上述次序不在適用。（再生時(shí)，提高na+濃度，從而使?jié)舛?，從而使na+置換置換ca2+） 。 五、離子交換速度五、離子交換速度 離子交換過程受離子濃度和樹脂對各種離子親和離子交換過程受離子濃度和樹脂對各種離子親和力的影響外，還受離子擴(kuò)散過程的影響。力的影響外，還受離子擴(kuò)散過程的影響。1，離子擴(kuò)散過程五步驟，離子擴(kuò)散過程五步驟v外部溶液中待交換的外部溶液中待交換的ca2+向樹脂顆粒向樹脂顆粒表面遷移并通過樹脂表面的邊界水膜；表面遷移并通過樹脂表面的邊界水膜；v待交換的待交換的ca2+在樹脂孔道里移

31、動(dòng)，在樹脂孔道里移動(dòng)，直到到達(dá)某有效交換位置上；直到到達(dá)某有效交換位置上；vca2+與樹脂上可交換與樹脂上可交換na+進(jìn)行交換進(jìn)行交換反應(yīng)；反應(yīng)；v被交換下來的被交換下來的na+從有效交換位置從有效交換位置上通過孔道向外面移動(dòng)；上通過孔道向外面移動(dòng)；vna+通過樹脂表面的邊界水膜進(jìn)入外部的溶液中。通過樹脂表面的邊界水膜進(jìn)入外部的溶液中。五、離子交換速度五、離子交換速度離子交換指上述五步驟全過程；離子交換指上述五步驟全過程；1、2、4、5屬屬離子擴(kuò)散，速度較慢且受外界條件離子擴(kuò)散，速度較慢且受外界條件影響較大；影響較大；3屬化學(xué)反應(yīng)，瞬間完成；屬化學(xué)反應(yīng)，瞬間完成；15每一步都影響了離子交換的速

32、度，其中每一步都影響了離子交換的速度，其中1、5步膜擴(kuò)散和第步膜擴(kuò)散和第2、4步的孔道擴(kuò)散有可能成為控制步的孔道擴(kuò)散有可能成為控制步驟。步驟。五、離子交換速度五、離子交換速度2，外界條件對離子交換速度的影響：外界條件對離子交換速度的影響：溶液濃度（溶液濃度（c）：）： 濃度梯度理論：濃度梯度理論：c是擴(kuò)散的推動(dòng)力，是擴(kuò)散的推動(dòng)力， c大，擴(kuò)散快大，擴(kuò)散快 c0.1mol/l時(shí)，時(shí)，vm大，孔道擴(kuò)散成為控制因素，樹脂再生時(shí)即為這種情大，孔道擴(kuò)散成為控制因素，樹脂再生時(shí)即為這種情況；況； c0.003mol/l時(shí)，時(shí)，vm小，膜擴(kuò)散成為控制因素，交換時(shí)即為這種情況。小，膜擴(kuò)散成為控制因素，交換時(shí)即為這種情況。流速（流速（v）：邊界水膜厚度）：邊界水膜厚度 反比于反比于v，而孔道擴(kuò)散不受，而孔道擴(kuò)散不受v影響。影響。樹脂粒徑（樹脂粒徑（d）：）： 膜擴(kuò)散過程：離子交換速度反比于膜擴(kuò)散過程：離子交換速度反比于d； 孔道擴(kuò)散過程：離子交換速度反比于孔道擴(kuò)散過程：離子交換速度反比于d2。交聯(lián)度（交聯(lián)度（dvb）：）： dvb對孔道擴(kuò)散對孔道擴(kuò)散影響影響大，大，對對膜擴(kuò)散膜擴(kuò)散影響影響小。小