鈉離子交換機原理

1. 離子交換器的工作原理

工作原理就是離子的交換。
運行時：陽樹脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
陰樹脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+為金屬離子，X-為陰離子。
再生過程為其逆過程。
離子交換器的失效控制
離子交換除鹽水處理最簡單的流程為 陽床-陰床 組成的一級復床除鹽系統。有的一級復床除鹽系統採用單元制，即每套一級復床除鹽系統包括 陽床、（除碳器）、陰床各一台，在離子交換除鹽運行過程中，無論是陽床還是陰床先失效，都是同時再生；還有的一級復床除鹽系統採用母管制，即陽床與陽床或陰床與陰床是並聯運行的，哪一台交換器失效就再生哪一台。
1 檢測和控制原理
強酸性陽樹脂對水中各種陽離子的吸附順序為：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金屬離子Na+被吸附的能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，H+.最後被其他陽離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的Na+；因此監督陽離子交換器失效是以漏鈉為標準的；其反應方程為（A代表金屬陽離子,R為樹脂基團）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
強鹼性陰樹脂對水中各種陰離子的吸附順序為：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以當離子交換時樹脂層的各種離子吸附層逐漸下移，OH-.被其他陰離子置換下來，當保護層穿透時，首先泄漏的是最下層的HSiO3-；因此監督陰離子交換器失效是以漏硅為標準的；其反應方程為（B代表酸根陰離子，R為樹脂基團）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制點和控制方法
由於母管制系統包含了單元制系統,而且它具有能充分使用樹脂、提高交換器的出水能力、降低酸鹼消耗等優點，我們在研究中主要討論以這種結構為基礎的離子交換除鹽水處理系統。
以成都生物製品研究所蛋白分離車間純水站為例，該系統為母管制水處理系統，系統的結構為：砂濾-活性炭過濾-粗濾-陽床- 一陰-二陰-混床-精濾-純水罐，系統產水能力為5 t/h，在系統的失效控制研究中，我們提出單元失效控制概念，也就是充分利用了母管制制水系統的優點對系統進行失效控制。
（1）RO對各有機溶質的去除率大於NF膜。（2）不同有機溶質的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜對乙酸的吸光度去除率分別為95.34%、81.45%，而對苯胺的吸光度去除率則分別為61.50%、46.82%）。
3 出水水質
原水經一級復床除鹽後，電導率（25℃）低於10μS/cm，水中硅含量低於100μg/L。

2. 無頂壓逆流再生鈉離子交換器的工作原理

在鈉離子交換器內裝有一定高度的鈉離子交換樹脂作為交換劑 。生水自上版而下地通過交換劑層，權交換劑上的鈉離子置換了生水中的鈣、鎂離子、使水得到了軟化。
Ca2++2NaR → CaR+2Na+
Mg2++2NaR → MgR+2Na+
交換劑上的鈉離子逐漸被鈣、鎂離子所取代，當使用一段時間以後，就會泄漏出鈣、鎂離子,在出水的硬度達到所規定的數值時，即停止運行,進行再生。再生時將5～8% 的鹽水由下向上地通過交換劑層。鹽液中的鈉離子又置換出交換劑上的鈣、鎂離子，使交換劑得到再生，恢復其交換能力。反應如下：
CaR+2Na+→ Ca2++2NaR
MgR+2Na+→ Mg2++2NaR

3. 軟化水一般都怎麼處理

離子交換法

方法：採用陽離子交換樹脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來，由於鈉鹽的溶解度很高，所以就減少了隨溫度的增加而造成水垢生成的情況。

該軟化水處理法適用范圍：餐飲、食品、化工、醫葯等領域、空調、工業循環水等應用中。目前較常用的標准方式。

特點及作用：結果穩定，工藝成熟。可以將硬度降至0。

加葯法

方法：向水中加入阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結合的特性，從而使水垢不能析出、沉積。

該軟化水處理法適用范圍:由於加入了化學物質，所以水的應用受到很大限制，一般情況下不能應用於飲用、食品加工、工業生產等方面。在民用領域中也很少應用。

特點結果：一次性投入較少，適應性廣。水量軟大時運行成本偏。

膜分離法

方法：納濾膜（NF）及反滲透膜（RO）均可以攔截水中的鈣鎂離子，從而減少水的硬度。只能將硬度降到小范圍。該軟化水處理法適用范圍：一般較少用於軟化處理。

特點結果：結果而穩定，處理後的水適用較廣。對進水壓力有較高要求，設備投資、運行成本都較高。

電磁法

方法:採用在水中加上電場或磁場來改變離子的特性，從而改變碳酸鈣（碳酸鎂）沉積的速度及沉積時的物理特性來制止硬水垢的形成。該軟化水處理法適用范圍：多用於商業（如中央空調等）循環冷卻水的處理，不能應用於工業生產及鍋爐補給水的處理。

特點結果：設備投資小，安裝方便，運行費用低。不夠穩定性，沒有統一的衡量標准，而且由於主要功能是影響范圍內的水垢的物理性能，所以處理後的水的使用時間、距離都有局限。

石灰法

方法：向水中加入石灰。該軟化水處理法適用范圍：適用范圍大流量的高硬水。

特點結果：只能將硬度降到小范圍。

4. 全自動鈉離子交換器的工作原理

當樹脂來吸收一定量的鈣、源鎂離子之後，就必須進行再生。再生過程就是用鹽箱中的食鹽水沖洗樹脂層，把樹脂上的硬度離子再置換出來，隨再生廢液排出罐外，樹脂就又恢復了軟化交換的能力。
軟水器由樹脂罐（主罐和付罐）、水力控制閥和鹽箱三個主要部分組成。其基本原理是：水力控制閥內的兩個渦輪在水流的推動下，分別帶動兩組齒輪，巧妙地根據累積流量的變化地，驅動不同通道的閥門開閉，自動完成軟水器的運行、再生、清洗、排污以及鹽箱補水的循環過程，並在兩罐之間自動切換，一用一備，確保不間斷地供應軟水。

5. 軟化水設備的基本原理

軟化水設備的工作原理：

全自動鈉離子交換器採用去離子交換原理，去除水中的鈣、鎂等結垢離子。當含有硬度離子的原水通過交換器內樹脂層時，水中的鈣、鎂離子便與樹脂吸附的鈉離子發生置換，樹脂吸附了鈣、鎂離子而鈉離子進入水中，這樣從交換器內流出的水就是去掉了硬度的軟化水。

由於水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示，故一般採用陽離子交換樹脂(軟水器)，將水中的Ca2+、Mg2+(形成水垢的主要成份)置換出來，隨著樹脂內Ca2+、Mg2+的增加，樹脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐漸降低。

當軟化水設備樹脂吸收一定量的鈣鎂離子之後，就必須進行再生，再生過程就是用鹽箱中的食鹽水沖洗樹脂層，把樹脂上的硬度離子在置換出來，隨再生廢液排出罐外，樹脂就又恢復了軟化交換功能。

由於水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示由於水的硬度主要由鈣、鎂形成及表示鈉離子交換軟化水處理的原理是將原水通過鈉型陽離子交換樹脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+與樹脂中的Na+相交換，從而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到軟化。如以RNa代表鈉型樹脂，其交換過程如下：

2RNa + Ca2+ = R2Ca + 2Na+ 2RNa + Mg2+ = R2Mg + 2Na+

即水通過鈉離子交換器後，水中的Ca+、Mg+被置換成Na+。

一般軟化水設備控制閥的運行流程為：運行、反洗、吸鹽、慢洗、鹽箱補水、正洗。

6. 軟化水制備的原理

軟化水制備的原理是：鈉離子交換。

軟化水制備使用的技術是樹脂分離軟水技術。當含有版硬度的原水通過交換器權的樹脂層時，水中的鈣、鎂離子被樹脂吸附，同時釋放出鈉離子，易結垢的鈣鎂化合物就轉變為不形成水垢的易溶性鈉化合物，這樣交換器內流出的水就是去掉了硬度離子的軟化水。

通過離子交換原理制備出的軟化水可適用於浴室、廚房、洗衣、暖氣、鍋爐、中央空調設備供水等廣大領域。

(6)鈉離子交換機原理擴展閱讀

軟化水制備的工作程序是：

1、供水：未處理的水通過樹脂層，發生交換反應，產生軟水。

2、反洗：水從樹脂層下部進入，松動樹脂，去除細碎雜物。

3 、進鹽水再生：利用較高濃度的鹽水（Nacl）流過樹脂，將失效樹脂重新還原為鈉型可用樹脂。

4、 沖洗：按照供水時的流程使水通過樹脂沖洗掉多餘的鹽液和再生交換下來的鈣、鎂離子。

5、注水：向鹽箱內注水，溶解食鹽，以備下次再生所用。

7. 全自動鈉離子交換器和全自動軟化水器有什麼區別

遼京製造離抄子交換器工作原襲理
在鈉離子交換器內裝有一定高度的鈉離子交換樹脂作為交換劑。生水自上而下地通過交換劑層，交換劑上的鈉離子置換了生水中的鈣、鎂離子、使水得到了軟化。反應如下：
Ca2++2NaR → CaR+2Na+
Mg2++2NaR → MgR+2Na+
交換劑上的鈉離子逐漸被鈣、鎂離子所取代，當使用一段時間以後，就會泄漏出鈣、鎂離子,在出水的硬度達到所規定的數值時，即停止運行,進行再生。再生時將5～8%的鹽水(或稀鹽酸)由下向上地通過交換劑層。鹽液中的鈉離子又置換出交換劑上的鈣、鎂離子，使交換劑得到再生，恢復其交換能力。反應如下：
CaR+2Na+→ Ca2++2NaR
MgR+2Na+→ Mg2++2NaR

8. 鈉離子樹脂交換原理能除什麼離子

1、鈉離子交換軟化處理的原理是將原子通過鈉型陽離子交換樹脂，使內水中的硬度成分Ca2+、容Mg2+與樹脂中的Na+相交換，從而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到軟化。如以RNa代表鈉型樹脂，其交換過程如下：

2RNa+ Ca2+==R2Ca+2Na+

2RNa+ Mg2+==R2 Mg+2Na+

即水通過鈉離子交換器後，水中的Ca2+、Mg2+被置換成Na+。水經過一級Na+交換後，殘余硬度一般小於1.5×10-2mmol/L，可供低壓鍋爐使用。

2、當鈉離子交換樹脂失效之後，為恢復其交換能力，就要進行再生處理。再生劑為價廉貨廣的食鹽溶液（可因地制宜、就地取材，如亦可用海水或NaNO3廢液等），再生過程的反應如下：

R2Ca+2NaCl==2RNa+CaCl2

R2Mg+2NaCl==2RNa+MgCl2

經上述處理，樹脂即可恢復原來的交換性能。

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9. 簡述鈉離子交換器的再生原理。

答：
鈉離子來交換器運行一自定時間後，樹脂由Na型轉化為Ca型、Mg型，失去了繼續吸附水中Ca2＋、Mg2＋等離子的能力。這時可利用食鹽溶液所含高濃度的Na+將樹脂由Ca型、Mg型轉化為Na型，恢復了其在天然水中吸附Ca2＋、Mg2＋等離子的能力，這就是鈉離子交換器的再生原理。