钠离子交换机原理

1. 离子交换器的工作原理

工作原理就是离子的交换。
运行时：阳树脂(H-R)+(M+)-->：(M-R)+(H+)
阴树脂(OH-R)+(X-)-->：(X-R)+(OH-)
其中M+为金属离子，X-为阴离子。
再生过程为其逆过程。
离子交换器的失效控制
离子交换除盐水处理最简单的流程为 阳床-阴床 组成的一级复床除盐系统。有的一级复床除盐系统采用单元制，即每套一级复床除盐系统包括 阳床、（除碳器）、阴床各一台，在离子交换除盐运行过程中，无论是阳床还是阴床先失效，都是同时再生；还有的一级复床除盐系统采用母管制，即阳床与阳床或阴床与阴床是并联运行的，哪一台交换器失效就再生哪一台。
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：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+. ；由此可知，水中金属离子Na+被吸附的能力最弱，所以当离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Na+；因此监督阳离子交换器失效是以漏钠为标准的；其反应方程为（A代表金属阳离子,R为树脂基团）：
An+ +nRH=RnA+n H+
HCO3- + H+ =H2O+CO2↑
强碱性阴树脂对水中各种阴离子的吸附顺序为：SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。由此可知，HSiO3-的吸附能力最弱，所以当离子交换时树脂层的各种离子吸附层逐渐下移，OH-.被其他阴离子置换下来，当保护层穿透时，首先泄漏的是最下层的HSiO3-；因此监督阴离子交换器失效是以漏硅为标准的；其反应方程为（B代表酸根阴离子，R为树脂基团）：
Bm- +mROH=RmB+mOH-
2 控制点和控制方法
由于母管制系统包含了单元制系统,而且它具有能充分使用树脂、提高交换器的出水能力、降低酸碱消耗等优点，我们在研究中主要讨论以这种结构为基础的离子交换除盐水处理系统。
以成都生物制品研究所蛋白分离车间纯水站为例，该系统为母管制水处理系统，系统的结构为：砂滤-活性炭过滤-粗滤-阳床- 一阴-二阴-混床-精滤-纯水罐，系统产水能力为5 t/h，在系统的失效控制研究中，我们提出单元失效控制概念，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。
（1）RO对各有机溶质的去除率大于NF膜。（2）不同有机溶质的去除率不相同，有的甚至相差很大（例如，RO和NF膜对乙酸的吸光度去除率分别为95.34%、81.45%，而对苯胺的吸光度去除率则分别为61.50%、46.82%）。
3 出水水质
原水经一级复床除盐后，电导率（25℃）低于10μS/cm，水中硅含量低于100μg/L。

2. 无顶压逆流再生钠离子交换器的工作原理

在钠离子交换器内装有一定高度的钠离子交换树脂作为交换剂 。生水自上版而下地通过交换剂层，权交换剂上的钠离子置换了生水中的钙、镁离子、使水得到了软化。
Ca2++2NaR → CaR+2Na+
Mg2++2NaR → MgR+2Na+
交换剂上的钠离子逐渐被钙、镁离子所取代，当使用一段时间以后，就会泄漏出钙、镁离子,在出水的硬度达到所规定的数值时，即停止运行,进行再生。再生时将5～8% 的盐水由下向上地通过交换剂层。盐液中的钠离子又置换出交换剂上的钙、镁离子，使交换剂得到再生，恢复其交换能力。反应如下：
CaR+2Na+→ Ca2++2NaR
MgR+2Na+→ Mg2++2NaR

3. 软化水一般都怎么处理

离子交换法

方法：采用阳离子交换树脂，以钠离子将水中的钙镁离子置换出来，由于钠盐的溶解度很高，所以就减少了随温度的增加而造成水垢生成的情况。

该软化水处理法适用范围：餐饮、食品、化工、医药等领域、空调、工业循环水等应用中。目前较常用的标准方式。

特点及作用：结果稳定，工艺成熟。可以将硬度降至0。

加药法

方法：向水中加入阻垢剂，可以改变钙镁离子与碳酸根离子结合的特性，从而使水垢不能析出、沉积。

该软化水处理法适用范围:由于加入了化学物质，所以水的应用受到很大限制，一般情况下不能应用于饮用、食品加工、工业生产等方面。在民用领域中也很少应用。

特点结果：一次性投入较少，适应性广。水量软大时运行成本偏。

膜分离法

方法：纳滤膜（NF）及反渗透膜（RO）均可以拦截水中的钙镁离子，从而减少水的硬度。只能将硬度降到小范围。该软化水处理法适用范围：一般较少用于软化处理。

特点结果：结果而稳定，处理后的水适用较广。对进水压力有较高要求，设备投资、运行成本都较高。

电磁法

方法:采用在水中加上电场或磁场来改变离子的特性，从而改变碳酸钙（碳酸镁）沉积的速度及沉积时的物理特性来制止硬水垢的形成。该软化水处理法适用范围：多用于商业（如中央空调等）循环冷却水的处理，不能应用于工业生产及锅炉补给水的处理。

特点结果：设备投资小，安装方便，运行费用低。不够稳定性，没有统一的衡量标准，而且由于主要功能是影响范围内的水垢的物理性能，所以处理后的水的使用时间、距离都有局限。

石灰法

方法：向水中加入石灰。该软化水处理法适用范围：适用范围大流量的高硬水。

特点结果：只能将硬度降到小范围。

4. 全自动钠离子交换器的工作原理

当树脂来吸收一定量的钙、源镁离子之后，就必须进行再生。再生过程就是用盐箱中的食盐水冲洗树脂层，把树脂上的硬度离子再置换出来，随再生废液排出罐外，树脂就又恢复了软化交换的能力。
软水器由树脂罐（主罐和付罐）、水力控制阀和盐箱三个主要部分组成。其基本原理是：水力控制阀内的两个涡轮在水流的推动下，分别带动两组齿轮，巧妙地根据累积流量的变化地，驱动不同通道的阀门开闭，自动完成软水器的运行、再生、清洗、排污以及盐箱补水的循环过程，并在两罐之间自动切换，一用一备，确保不间断地供应软水。

5. 软化水设备的基本原理

软化水设备的工作原理：

全自动钠离子交换器采用去离子交换原理，去除水中的钙、镁等结垢离子。当含有硬度离子的原水通过交换器内树脂层时，水中的钙、镁离子便与树脂吸附的钠离子发生置换，树脂吸附了钙、镁离子而钠离子进入水中，这样从交换器内流出的水就是去掉了硬度的软化水。

由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示，故一般采用阳离子交换树脂(软水器)，将水中的Ca2+、Mg2+(形成水垢的主要成份)置换出来，随着树脂内Ca2+、Mg2+的增加，树脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐渐降低。

当软化水设备树脂吸收一定量的钙镁离子之后，就必须进行再生，再生过程就是用盐箱中的食盐水冲洗树脂层，把树脂上的硬度离子在置换出来，随再生废液排出罐外，树脂就又恢复了软化交换功能。

由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示由于水的硬度主要由钙、镁形成及表示钠离子交换软化水处理的原理是将原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到软化。如以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下：

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

即水通过钠离子交换器后，水中的Ca+、Mg+被置换成Na+。

一般软化水设备控制阀的运行流程为：运行、反洗、吸盐、慢洗、盐箱补水、正洗。

6. 软化水制备的原理

软化水制备的原理是：钠离子交换。

软化水制备使用的技术是树脂分离软水技术。当含有版硬度的原水通过交换器权的树脂层时，水中的钙、镁离子被树脂吸附，同时释放出钠离子，易结垢的钙镁化合物就转变为不形成水垢的易溶性钠化合物，这样交换器内流出的水就是去掉了硬度离子的软化水。

通过离子交换原理制备出的软化水可适用于浴室、厨房、洗衣、暖气、锅炉、中央空调设备供水等广大领域。

(6)钠离子交换机原理扩展阅读

软化水制备的工作程序是：

1、供水：未处理的水通过树脂层，发生交换反应，产生软水。

2、反洗：水从树脂层下部进入，松动树脂，去除细碎杂物。

3 、进盐水再生：利用较高浓度的盐水（Nacl）流过树脂，将失效树脂重新还原为钠型可用树脂。

4、 冲洗：按照供水时的流程使水通过树脂冲洗掉多余的盐液和再生交换下来的钙、镁离子。

5、注水：向盐箱内注水，溶解食盐，以备下次再生所用。

7. 全自动钠离子交换器和全自动软化水器有什么区别

辽京制造离抄子交换器工作原袭理
在钠离子交换器内装有一定高度的钠离子交换树脂作为交换剂。生水自上而下地通过交换剂层，交换剂上的钠离子置换了生水中的钙、镁离子、使水得到了软化。反应如下：
Ca2++2NaR → CaR+2Na+
Mg2++2NaR → MgR+2Na+
交换剂上的钠离子逐渐被钙、镁离子所取代，当使用一段时间以后，就会泄漏出钙、镁离子,在出水的硬度达到所规定的数值时，即停止运行,进行再生。再生时将5～8%的盐水(或稀盐酸)由下向上地通过交换剂层。盐液中的钠离子又置换出交换剂上的钙、镁离子，使交换剂得到再生，恢复其交换能力。反应如下：
CaR+2Na+→ Ca2++2NaR
MgR+2Na+→ Mg2++2NaR

8. 钠离子树脂交换原理能除什么离子

1、钠离子交换软化处理的原理是将原子通过钠型阳离子交换树脂，使内水中的硬度成分Ca2+、容Mg2+与树脂中的Na+相交换，从而吸附水中的Ca2+、Mg2+，使水得到软化。如以RNa代表钠型树脂，其交换过程如下：

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

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

即水通过钠离子交换器后，水中的Ca2+、Mg2+被置换成Na+。水经过一级Na+交换后，残余硬度一般小于1.5×10-2mmol/L，可供低压锅炉使用。

2、当钠离子交换树脂失效之后，为恢复其交换能力，就要进行再生处理。再生剂为价廉货广的食盐溶液（可因地制宜、就地取材，如亦可用海水或NaNO3废液等），再生过程的反应如下：

R2Ca+2NaCl==2RNa+CaCl2

R2Mg+2NaCl==2RNa+MgCl2

经上述处理，树脂即可恢复原来的交换性能。

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9. 简述钠离子交换器的再生原理。

答：
钠离子来交换器运行一自定时间后，树脂由Na型转化为Ca型、Mg型，失去了继续吸附水中Ca2＋、Mg2＋等离子的能力。这时可利用食盐溶液所含高浓度的Na+将树脂由Ca型、Mg型转化为Na型，恢复了其在天然水中吸附Ca2＋、Mg2＋等离子的能力，这就是钠离子交换器的再生原理。