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用H型强酸性阳离子树脂去除海水中

发布时间:2024-07-22 05:57:26

1. 为什么蒸馏法和离子交换法能去除水中的无机杂质

天然水中含有氯化钠、氯化镁、硫酸镁、氯化钙等无机盐杂质,蒸馏法可以将水蒸发冷却后形成所谓的蒸馏水,水从液相转换为气相的过程中,无机盐杂质被沉淀去除。离子交换法去除水中无机盐杂质原理为:
应用离子交换树脂进行水处理时,离子交换树脂可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号电荷的离子相互交换而达到净化水的目的。
如H型阳离子交换树脂遇到含有Ca2+、Na+的水时,发生如下反应:
2RH + Ca2+→ R2Ca + 2H+
RH + Na+ → RNa + H+
当OH型阴离子交换树脂遇到含有Cl-、SO42-的水时,其反应为:
ROH + Cl- →RCl + OH-
2ROH + SO42- →R2SO4 +2OH-
反应的结果是水中的杂质离子(Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等)分别被吸着在树脂上,树脂由H型和OH型变为Ca型、Na型和Cl型SO4型,而树脂上的H+、OH-则进入水中,相互结合成为水,从而除去水中的杂质离子,制得纯水
H+ + OH- →H2O
离子交换树脂的离子与水中的离子之间所以能进行交换,是在于离子交换树脂有可交换的活动离子。而且因为离子交换树脂是多孔的,即在树脂颗粒中存在着许多水能渗入其内的微小网孔,这样使树脂和水有很大的接触面,不仅能在树脂颗粒的外表面进行交换,而且在与水接触的网孔内也可以进行这一交换。
如前所述,合成的离子交换树脂是一种带有交联剂的高分子化合物,有许多水能渗入的网孔,交换剂的内部是一个立体的网状结构作为骨架,这些网组成了无数的四通八达的孔隙,孔隙里面充满了水。在孔隙的一定部位上有一个可以自由活动的交换离子。当离子交换树脂和水溶液接触时,水溶液即通过这些网状结构的孔渗入其内,离子交换树脂进行离解,结果是一定数量的离子(H型离子交换树脂为氢离子,OH型离子交换树脂为氢氧根离子)进入围绕离子交换树脂颗粒四周的水溶液中,形成离子雾。
离子交换树脂与水溶液中离子的交换过程,实际上就是离子雾中的离子与水溶液中的离子的相互交换过程,其机理可以用双电层理论进行解释。
这种理论是将离子交换树脂看作具有胶体型结构的物质,即在离子交换树脂的高分子表面上有和胶体表面相似的双电层。也就是说,在离子交换树脂的高分子表面有两层离子,紧挨着高分子表面的一层离子(如强酸性阳树脂中的—SO3-),称为内层离子,在其外面的是一层符号相反的离子层(如强酸性阳树脂中的H+)。和内层离子符号相同的离子称为同离子,符号相反的称为反离子。

2. 离子交换树脂有哪几种影响离子交换树脂的因素有哪些

离子交换树脂的种类:

1.强酸性阳离子交换树脂

通常用于水软化和脱矿质应用。强酸性阳离子树脂是一种相对安全且成本有效的方法,用于去除水垢和硬度,例如钙和镁,因为它们可以用浓盐溶液如氯化钠盐水再生。当用氢气循环与硫酸或盐酸(HCl)作为再生剂时,强酸性阳离子树脂对脱矿质也非常有效。

2.弱酸性阳离子交换树脂

是脱碱应用的经济有效的选择,其中给水具有高比例的硬度与碱度。弱酸性阳离子树脂通过除去二价阳离子(例如钙)并根据工艺条件用氢/钠代替它来实现这一点。根据工艺需要,可以在离子交换过程之后进行脱气和pH调节。弱酸性阳离子树脂也是高盐度流软化的理想选择。

3.强碱阴离子交换树脂

有多种类型,必须对其特性进行称重,以确定最适合特定应用的树脂。离子交换树脂有利于二氧化硅的去除,特别是对于游离无机酸(FMA)含量低的物流。强碱阴离子交换树脂的其他优异用途包括去除铀。强碱阴离子交换树脂对于去除硝酸盐(NO 3)也是有效的,但如果进料水含有高浓度的硫酸盐,则过量的再生循环可能会影响效率。最后,强碱阴离子交换树脂能够与卤素结合。

4.弱碱阴离子交换树脂

对于不需要除去二氧化碳(CO 2)和/或二氧化硅(SiO 2)的去离子应用是有效的。弱碱阴离子交换树脂对酸吸收也有效,因为它们可以中和强无机酸。

5.螯合树脂

最常见的特种树脂类型,用于选择性去除某些金属,盐水软化和其他物质。特殊树脂官能团根据手头的应用而广泛变化,并且可包括硫醇,亚氨基二乙酸或氨基膦酸等。螯合树脂广泛用于稀释溶液中的金属浓缩和去除,例如钴(Co 2+)和汞(Hg 2+)。

6.抛光混床树脂

混合床单元由于流含量的波动而更容易受到树脂结垢和较差的系统功能的影响,因此通常在其他处理工艺的后端使用,使用抛光混床树脂制备纯水/超纯水。

3. 弱酸树脂与强酸树脂应用时有哪些交换特性

弱酸型阳树脂肯定优于强酸型阳树脂,从制水工艺上讲,主要是制水量大,工况稳定等特点,同时也节约了再生剂量,更重要的是减少了排废量

4. 阳阴离子交换树脂在水处理中应用范围

像我电厂用在两个地方,1.除盐区域,用于凝汽器补水。2.凝结水精处理,用于把凝汽器凝结的水净化。

5. 在对污水除硬度的软化再生中,强酸阳离子树脂和弱酸阳离子树脂有什么区别,分别用于什么不同情况

首先你得对这个污水除硬度中的污水进行说明,是不是城市中水啊?
一般来说强酸阳树脂去除硬度和弱酸阳树脂去除水中硬度是两种概念,首先,强酸阳树脂能除与官能团所带H离子同当量的Ca和Mg离子,但是弱酸阳树脂一般是应用于水中碱度较高的工况中的,H型弱酸阳树脂能去除与原水中碱度同等当量的硬度,但前提是原水中必须是碱度高于硬度的情况下。才采用弱酸阳树脂去除硬度,因为只有硬度没有碱度的话,弱酸阳树脂压根就没有除硬度的能力。(以上碱度也称为暂时硬度。Ca、Mg为永久硬度)。
大孔型弱酸阳树脂的工作交换容量的确比凝胶型强酸阳树脂要高(一般强酸阳树脂为900~1100,弱酸阳树脂为1600~2000),但是我实在不明白你干吗非考虑弱酸由H型再转为Na去去除硬度。而且大孔弱酸阳树脂的价格可是普通强酸阳树脂的3倍啊

6. 处理较硬的水常用阳离子和离子交换树脂的活性基团是什么

如果你只想去除原水中的硬度,那么采用钠型阳树脂即可,工作原理如下

Na型强酸性阳树脂与原水中硬度(即Ca2+、Mg2+离子)的交换反应为:

Ca2+ + 2RNa → R2Ca + 2Na+

Mg2+ + 2RNa → R2Mg + 2Na+

如果你要制备一级除盐水,那么应该采用氢型阳树脂和氢氧型阴树脂

1.1 氢型阳树脂的交换反应(阳床交换反应)

H型强酸性阳树脂与原水中阳离子的交换反应为:

Ca2+ + 2RH → R2Ca + 2H+

Mg2+ + 2RH → R2Mg + 2H+

Na+ + RH → RNa + H+

1.2 氢氧型阴树脂的交换反应(阴床交换反应)

OH型强碱性阴树脂与原水中阴离子的交换反应为:

Cl- + ROH → RCl + OH-

HSO4- + ROH → RHSO4 + OH-

SO42- + 2ROH → R2SO4 + 2OH-

HCO3- + ROH → RHCO3 + OH-

HSiO3- + ROH → RHSiO3 + OH-

OH型弱碱性阴树脂的交换反应为:

H+ + Cl- + RNHOH → RNHCl + H2O

H+ + HSO4- + 2RNHOH → (RNH)2SO4 + 2H2O

2H+ + SO42- + 2RNHOH → (RNH)2SO4 + 2H2O

经过上述交换反应,水中的阳离子和阴离子各自与H型阳树脂和OH型阴树脂反应,分别形成H+和OH-,并结合成水,其反应如下:

H+ + OH- → H2O

在阳离子交换后,水中大量存在的H+和HCO3-结合生成难解离的H2CO3。它可以通过和强碱性阴离子交换生成H2O,也可以用真空脱碳器除去。和前者相比,后者具有操作简单、节约运行费用的优点,因此在化学除盐系统中,一般均设有脱碳器。

7. 求助相关离子交换树脂问题

离子交换树脂常用于原水处理的有钠型阳离子交换树脂和阴离子交换树脂,全名称由分类名称、骨架(或基因)名称、基本名称构成。根据树脂的酸碱性分,属酸性的在名称前加“阳”,强酸性阳离子树脂与NaCl作用,转变为钠型树脂使用,就叫做“钠型阳离子交换树脂”。属碱性的在名称前加“阴”。


1、 强酸性阳离子树脂

这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性。树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团恢复原来状态,以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成。

2、 弱酸性阳离子树脂

这类树脂含弱酸性基团,如羧基-COOH,能在水中离解出H+而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团,如R-COO-(R为碳氢基团),能与溶液中的其他阳离子吸附结合,从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱,在低pH下难以离解和进行离子交换,只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5~14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生。

3、 强碱性阴离子树脂

这类树脂含有强碱性基团,如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团),能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂的离解性很强,在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。

4、 弱碱性阴离子树脂

这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1~9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生

8. 为什么离子交换树脂是按官能团性质的不同可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树

答案不就在你的题目里嘛,哈哈
以阳离子交换树脂官能团为例,有磺酸基-SO3H(强酸性)和羧酸基-COOH(弱酸性)。
如H型阳离子交换树脂遇到含有Ca2+、Na+的水时,发生如下反应:
2RH + Ca2+ → R2Ca + 2H+
RH + Na+ → RNa + H+
以阴离子交换树脂官能团为例,有季铵基-NOH(强碱性)、叔胺基-NHOH(弱碱性)和仲胺基-NH2OH(弱碱性)、伯胺基-NH3OH(弱碱性)。
当OH型阴离子交换树脂遇到含有Cl-、SO42-的水时,其反应为:
ROH + Cl- → RCl + OH-
2ROH + SO42- → R2SO4 +2OH-
反应的结果是水中的杂质离子(Ca2+、Na+、Cl-、SO42-等)分别被吸着在树脂上,树脂由H型和OH型变为Ca型、Na型和Cl型SO4型,而树脂上的H+、OH-则进入水中,相互结合成为水,从而除去水中的杂质离子,制得纯水。
H+ + OH- → H2O

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