(二)離子交換反應(yīng)的基本原理
離子交換法軟化水的機(jī)理，主要在于水中的離子和離子交換樹脂中可游離交換的同性離子間的交換過(guò)程，其反應(yīng)可用下式表示(以鈉型離子交換樹脂為例):
2RNa+Ca2+ CaR2+2Na+
在離子交換反應(yīng)中，硬水中的鈣、鎖離子與樹脂中可交換的Na+相互進(jìn)行了交換。
離子交換反應(yīng)與溶液中的化學(xué)反應(yīng)基本相似，它同樣也是可逆的反應(yīng)過(guò)程。因此，離子交換樹脂經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的離子交換后，樹脂就由RNa型變成CaR2(或MgR2)型，并喪失了交換能力。不過(guò)，若把CaR2型樹脂置于食鹽水溶液中，便發(fā)生逆向的交換反應(yīng)，即鹽水中的Na+把交換劑中的Ca2+(或Mg2+)交協(xié)下來(lái)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間樹脂由CaR,型變?yōu)镽Na型，并恢復(fù)其2換Cab+ (成Mg2*)的能力，這一步稱為樹脂的再生。
上述離子交換過(guò)程如圖2-10所示。
離子交換劑的交換能力隨水中不同離子而異。有些離子容易被交換劑吸著，吸著后要置換下來(lái)就比較困難;有些離子則相反，這稱為離子交換的選擇性。這種選擇性是實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)重要問(wèn)題，它直接影響到交換和再生。一般來(lái)說(shuō)，離子帶的電荷愈大，愈易被離子交換劑吸著，如三價(jià)離子比一價(jià)離子易被吸著情有相同電量的離子，原子序數(shù)大的易被吸著。對(duì)于強(qiáng)酸性的磺酸基(-SO3H)離子交換劑來(lái)說(shuō)，它對(duì)某些離子的選擇性次序?yàn)?
Fe3+>A13+>Ca2+>K+≈NH+>Na4+>Na+>H+>Li+
對(duì)于弱酸性的羧基(-COOH)離子交換劑來(lái)說(shuō)，特別容易吸著H+,其選擇性次序?yàn)?
H+>Fi3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+≈NH4+>Na+>Lit+
所以在實(shí)際應(yīng)用中，用酸再生弱酸性陽(yáng)離子交換劑要比再生強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換劑容易得多。
弱堿性陰離子交換劑選擇性次序?yàn)?
OH->SO4²->NO3->C1->HCO3-
對(duì)HSiO3-
對(duì)HSIO3不能吸著。
強(qiáng)堿性陰離子交換劑選擇次序?yàn)?
SO4²->NO3->C1->0H->F->HCO3->HSiO3-
所以用堿再生弱堿性陰離子交換劑要比再生強(qiáng)堿性陰離子交換劑容易。
離子交換是一個(gè)可逆反應(yīng)，因此,可以用質(zhì)量作用定律來(lái)研究其平衡。以氫型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換劑對(duì)水中Na進(jìn)行交換為例:
RH+Na+--RNa+H+
當(dāng)交換達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)可表示為:
K ns H=[RNa][H+]/[RH][Na+]
式中，[RNa]---平衡時(shí)樹脂中Na+濃度;
[RH]---平衡時(shí)樹脂中H+濃度;
[H+]、[Na+)---溶液中的H+濃度和Na+濃度。
K ns H的大小可視作交換劑上的H+交換成Na+的難易程度的量度。當(dāng)K ns H>1時(shí)，表示交換劑吸著Na+比吸著H+容易。K ns H=也可表示寫子交換劑的選擇性大小，因而也稱為選擇性系數(shù)。此常數(shù)可由驗(yàn)測(cè)得，如鋰(Li)型陽(yáng)離子交換樹脂對(duì)水中常見的幾種陽(yáng)離C進(jìn)行交換時(shí)，當(dāng)交換達(dá)到平衡時(shí)的平衡常數(shù)如下:
離子種類 Li+H+ Na+ NH4+ K+ Mg2+ Ca2+ Mn2+Sr2+ Ba2+
平衡常數(shù) 1.00 1.27 1.98 2.55 2.90 3.29 3.88 4.09 6.51 11.5
平衡常數(shù)的數(shù)值表示了交換劑對(duì)各種離子的吸著能力，也反映了擇性的次序。
強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂對(duì)水中常見幾種陰離子在交換達(dá)到平衡時(shí)的平衡常數(shù)如下:
離子種類 OH- HSO4-NO3- Br- C1- HCO3- Ac-
平衡常數(shù) 1.0 35 65 50 22 6.0 3.2
交換過(guò)程是在水中離子和固體網(wǎng)狀樹脂之間進(jìn)行的，樹脂的可交換離子不僅在樹脂的表面，而且大量的是在樹脂的內(nèi)部，因此，離子交換反應(yīng)實(shí)際上是一個(gè)極為復(fù)雜的過(guò)程。交換反應(yīng)過(guò)程能昂順利進(jìn)行，影響因素很多，它不僅受原水中離子的性質(zhì)及樹
脂性能的影響，而且受離子交換裝置、操作條件等的影響。樹脂性能中最重要的特性是它的交換能力。交換能力有“全置能力及工作交換能力之分。全置能力是交換劑完全失效時(shí)的交換能力。實(shí)際應(yīng)用時(shí),由于對(duì)軟水的殘留硬度有一-定的要求，如工業(yè)鍋
護(hù)一般要求其不大于0.1mmo1·L-1。當(dāng)達(dá)到此硬度時(shí)，即使離子賀換劑還剩有一定的交換能力，也要停止工作進(jìn)行再生。按此計(jì)算的交換能力稱為工作交換能力。工作交換能力與以下因素有關(guān):
1.交換劑的顆粒度
同樣的交換劑，顆粒度越小，交換能力越大。但顆粒度越小，同樣條件下出水速度越低，影響出水率。
2.水質(zhì)及軟化要求
原水的硬度越大，含鹽量越高，樹脂的工作交換能力越低，且之亦然。對(duì)軟水殘留硬度標(biāo)準(zhǔn)要求越高，則工作交換能力相應(yīng)除低。
3,操作條件的影響
1)過(guò)濾速度太高，工作交換能力要下降。一般過(guò)濾速度取5~ 20m·h-1
2)樹脂層高度影響出水水質(zhì)。一般出水水質(zhì)隨著樹脂層高的增加而提高，但達(dá)到一定的高度后，影響就很小。樹脂層高度通常采用1.2~1.8m。
3)溫度升高可以加快離子交換的速度，使工作交換能力提高，但因離子交換樹脂的耐熱溫度受一-定的限制，故不能太高。較理想的溫度為20~30℃(對(duì)除硅來(lái)說(shuō)，效果最佳的溫度是12℃)。
4.離子交換器的構(gòu)造
離子交換器的直徑與高度應(yīng)有一定的比例，若交換器高度相同，則直徑越小的交換器，樹脂的工作交換能力越大。
5.交換劑的再生情況
交換劑再生程度越高，其工作交換能力越大。在一定范圍內(nèi)，再生劑濃度越大，再生程度就越高，因而工作交換能力越大。此外，再生劑的用量、流速、溫度、純度等均有影響。
(三)水的離子交換軟化
1.鈉離子交換軟化法
用鈉離子交換劑來(lái)軟化水的工作原理已如前所述，其交換器的構(gòu)造如圖2-11所示。此裝置為順流式固定床。交換器的運(yùn)行通常分四個(gè)步驟，從交換器失效后算起為:反洗、再生、正洗和交換。這四個(gè)步驟組成交換器的一一個(gè)運(yùn)行循環(huán)。.jpg "鈉離子交換器")
1)反洗當(dāng)鈉離子交換劑失效后，在再生以前先用水自下而上進(jìn)行反洗。反洗的目的是將交換劑層翻松，為再生創(chuàng)造良好條件；
將交換劑層表面的泥渣等污物及破碎的交換劑細(xì)小顆粒沖起排出;還可排除交換劑中的氣泡。
反洗水的水質(zhì)要求應(yīng)澄清,不致污染交換劑。反洗強(qiáng)度對(duì)于各種交換劑來(lái)說(shuō)有所不同，一般為3~5L·s-1·m-2,應(yīng)控制在既使交換劑層表面的污物和破碎的交換劑顆粒被帶走，又不至于沖走完好的交換劑顆粒為度。反洗強(qiáng)度不足是降低交換劑工作交換能力的主要原因之一。反洗時(shí)間一般為10~20min,至出水清凈為止。
2)交換劑再生其目的是使失效的交換劑恢復(fù)軟化能力。
再生過(guò)程的好壞直接影響鈉離子交換器運(yùn)行的效率，因此，必須合理選用再生液的濃度、再生流速及再生方法，以提高再生效率，陳低耗鹽量。鹽水濃度一般以5~8%為宜，太稀則再生不完全，太濃又浪費(fèi)食鹽。再生初期使用較稀的鹽液,后期采用較濃的鹽波，即所謂分步再生法，這可以提高再生效率。再生時(shí)鹽液流速為3~5m·h-1，時(shí)間約為12~15min。
3)正洗 目的是清除殘余的再生劑及再生時(shí)的生成物(CaCI2、MgC12等)。正洗水(都用軟水)的流速約4~5m·h-1左右。正洗時(shí)間約為30~40min,每立方米交換劑正洗用水約5m3。正沈蛋出水合格后再投入下一步交換運(yùn)行。
4)交換(軟化)
交換器軟化效果與出水速度有關(guān)，速度太低時(shí)，會(huì)影響設(shè)備效率，過(guò)高又會(huì)降低交換劑的工作交換能力。故應(yīng)根據(jù)水質(zhì)等情況調(diào)整水流速度。
在軟化階段需定期化驗(yàn)出水硬度，當(dāng)出水硬度達(dá)到允許的極限數(shù)值時(shí)，應(yīng)立即停止運(yùn)行，進(jìn)行再生處理。在固定床交換器中交換劑是逐層失效的。當(dāng)生水通過(guò)交換器內(nèi)的樹脂層時(shí)，水中離子先和上
部樹脂層進(jìn)行交換，在一段時(shí)間里，交換柱中只有一定厚度的樹脂晨(交換劑)在進(jìn)行交換，稱為交換進(jìn)行區(qū)。交換進(jìn)行區(qū)的厚度，取決于生水的含鹽量及通過(guò)交換劑的水速。當(dāng)這一層樹脂交換達(dá)到飽和后，交換進(jìn)行區(qū)才逐南向下推移,如圖2-12所示，因而交換劑是分層失效的。為了保證定的出水水質(zhì)，-a般不能等到交換進(jìn)行層推移至交換劑最低部位才停止工作，而必須在下部留有一定的保護(hù)層。當(dāng)交換進(jìn)行層進(jìn)入保護(hù)層時(shí)，交換器就必須停止工作轉(zhuǎn)入再生。
上面所述的再生方式稱順流再生，即再生液是由交換器的上部進(jìn)入，下部排出，其沈向和運(yùn)行時(shí)水的流向相同。這種再生方式的優(yōu)點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單，操作方便，但缺點(diǎn)是再生效果不理想。因為再生液在流動(dòng)過(guò)程中，首先接觸到的是上部完全失效的交換劑，所以這一部分可得到較好的再生。再生液繼續(xù)往下流，當(dāng)與交流器底部交換劑接觸時(shí)，再生液中已積累了相當(dāng)數(shù)量的交換出來(lái)的Ca2+、Mg2+,故底層交換劑被再生程度較低。而底層交換劑再生的好壞，直接影響到出水水質(zhì)。為提高離子交換器的運(yùn)行效率，正在采用一項(xiàng)推廣中的新技術(shù)是《固定床離子交換器逆流再生》。這就是再生液的流向和運(yùn)行時(shí)水的流向相反，使得再生過(guò)程中，交換器底部的交換劑總是和新鮮的再生液接觸，故它可以得到較高程度的再生。愈往上層交換劑的再生程度愈低，這種分布情況E好和順流再生相反，對(duì)交換反應(yīng)很有利。因?yàn)樵谠?/span>生后的交換運(yùn)行時(shí)，被處理的水最終是和再生程度較高的底層交換劑接觸，從而離子交換比較徹底，出水的水質(zhì)也就比較好。表2-3和表2-4是順流再生和逆流再生的一些比較:
由此可見逆流再生是一種比較優(yōu)越的再生方式，但它的再生工藝過(guò)程稍復(fù)雜一些。
在逆流再生操作過(guò)程中，由于再生液自下而上流動(dòng)，如果流速太快易使樹脂產(chǎn)生擾動(dòng)而形成稱為亂層的現(xiàn)象;流速太慢(一般小于1.6m·1-1)又延長(zhǎng)再生時(shí)間。解決此問(wèn)題的辦法是在交換器上部，排廢再生液管的上面裝-一層高約15~20cm的25~30目的聚
苯乙烯小球。再生前，先把這層小球內(nèi)的水放干，使成干層再通入氣壓約30~50k Pa的壓縮空氣來(lái)壓住樹脂層。此時(shí)耶使再生液流速達(dá)4m·h-1時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生亂層現(xiàn)象。此外也可以用水米代替壓縮空氣頂壓樹脂(此時(shí)小球?qū)訛闈駪B(tài))或者讓交換器內(nèi)形成負(fù)壓等措施來(lái)保證樹脂不亂層。圖2-13為逆流再生交換器=示意圖。
逆流再生操作與順流再生操作不同之處是在再生之前的反洗。順流再生是整個(gè)交換劑層的反洗，在逆流操作中則是在經(jīng)過(guò)10~ 20個(gè)周期的小反洗之后，才由交換器底部進(jìn)水對(duì)整個(gè)交換劑屬進(jìn)行一次大反洗。所謂小反洗是只反洗排廢液管以上的氣層，反洗水由排廢液管進(jìn)入，至出水變清為止。在再生過(guò)程中，由底部進(jìn)入再生液時(shí)也要防止空氣進(jìn)入，否則也會(huì)亂層。不論用水頂壓成空氣頂壓都要在進(jìn)再生液的同時(shí)進(jìn)水或進(jìn)氣。
近幾年在逆流再生的基礎(chǔ)上又發(fā)展了一種稱為浮動(dòng)床的交換器。它是原水從交換器下部進(jìn)人，上部出水，在樹脂最下部由于水力作用形成很薄的一層水墊層。水墊層上面的樹脂呈實(shí)壓狀浮起的狀態(tài)，交換運(yùn)行時(shí)樹脂層上浮，稱為起床，再生時(shí)，因再生液從交換器上部進(jìn)入，樹脂層下移，稱為落床。當(dāng)進(jìn)水流量變化時(shí)，樹脂層受重力作用也產(chǎn)生位移，故稱為浮動(dòng)床。在浮動(dòng)床中再生液流向與欲交換水的流向相反，因而屬逆流再生，故能提高出水的水質(zhì)。而操作比逆流再生簡(jiǎn)單，也不需要有壓層的一套設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)不少電廠”都已將浮動(dòng)床應(yīng)用于陰、陽(yáng)離子交換的除鹽及軟化的交換器上。
2.氫離子交換軟化法
氫離子交換軟化水是利用離子交換劑中的氫離子置換水中的鈣、鎂離子:
Ca+ 2HR→CaR2+2H+
當(dāng)交換劑失效后用稀鹽酸或稀硫酸還原，使其恢復(fù)交換能力。由干經(jīng)氫離子交換后水成酸性，不宜作工業(yè)用水，故--般與鈉離子交換聯(lián)合使用。常用的有以下三種方法:
1)綜合的氫-鈉離子軟化法 在離子交換器中同時(shí)裝有氫型離子交換劑和鈉型離子交換劑，水先經(jīng)上層的氫型離子交換劑，使其呈酸性，然后再經(jīng)下層鈉型離子交換劑，吸附酸性水中的氫離了，其反應(yīng)為:
H+ + NaR→HR + Na+
因而飲化水中的酸性被消除，同時(shí)一部分未被上層氫型離子交換:劑交換的殘余鈣、鎂離子亦可被鈉型離子交換劑交換。由于水中尚有部分碳酸鹽硬度，故使處理后的軟化水保持一定的堿度。
還原時(shí)，首先用一定量的鹽酸溶液，使上層離子交換劑還原為氯型離子交換劑，然后用食鹽溶液還原，使下層離子交換劑還原為鈉型離子交換劑。還原用鹽酸溶液的數(shù)量越多，則轉(zhuǎn)變?yōu)闅?/span>型離子交換劑的層越厚。此種系統(tǒng)最為簡(jiǎn)單，酸的消耗量少，排水不帶酸性，因而所需的耐酸性設(shè)備最少。
2)氫離子-鈉離子并聯(lián)軟化法將原水分別在氫離子和鈉高早交換器中軟化，然后將氫離子交換器產(chǎn)生的酸性水和的離子交二此利系統(tǒng)可以根據(jù)原水水質(zhì)調(diào)節(jié)進(jìn)入兩個(gè)軟化器中水量的比例，原水碳酸鹽硬度越大，通過(guò)氯離子軟化器的水量應(yīng)越多。此
法的系統(tǒng)示意圖如圖2-14所示。
3)氫離子 鈉離子串聯(lián)軟化法 將一部分原水先經(jīng)氫離子交換器飲化，出永與部分未被軟化的原水混合，經(jīng)除CO2器除去游離CO2后，進(jìn)入中間水箱，再用水泵送到鈉離子交換器進(jìn)行軟化。
(四)水的離子交換除鹽
近年來(lái)由于工業(yè)技術(shù)的高度發(fā)展，對(duì)水質(zhì)提出了更高要求，如電子工業(yè)上需用的純水、超純水，高溫高壓鍋爐的給水等，都使用除鹽水(即去離子水)。因而離子交換除鹽技術(shù)得到了普遍應(yīng)用。
水的除鹽與水的軟化不同。水的軟化僅將水中Ca2+、Mg2+除去，降低水的硬度，因而可以僅用陽(yáng)離子交換劑，而且可使用鹽型(如鈉型)樹脂。制取除鹽水(去離子水)則需將水中組成鹽類物質(zhì)的陰陽(yáng)離子都除去至一定程度。
1.一級(jí)除鹽
一級(jí)固定床除鹽，又稱為一級(jí)復(fù)床除鹽，簡(jiǎn)稱為一級(jí)除鹽。其系統(tǒng)見圖2-16。
一般進(jìn)入除鹽系統(tǒng)的水中含有Ca2+、Mg2+、Na+等陽(yáng)離子和SO4²-、C1-、HCO3一等陰離子，以及H2CO3與H2SiO3等。當(dāng)進(jìn)水通過(guò)氫離子交換樹脂時(shí)，水中陽(yáng)離子被樹脂吸著，樹脂上的日被置換到水中(RSO3H為強(qiáng)酸性陽(yáng)樹脂)。
2R(SO3H)+Ca(HCO3)2-→(RSO3)2Ca+2H2 CO3 ?CO2+H2O
2R(SO3H)+MgSO4→(RSO3)2Mg+H2SO4
RSO3H + NaC1→RSO3Na + HC1
所以，氫離子交換器的出水呈酸性，其中含有和進(jìn)水中陰離子相應(yīng)的H2SO4和HC1等強(qiáng)酸，以及弱酸H2CO3和H2SiO3等。不論是原水中含的游離CO2,還是水經(jīng)氫高子交換產(chǎn)生的CO2，都對(duì)員堿性陰離子交換樹脂除硅有很大影響。因碳酸的酸性比硅酸
師，看不除去CO2,將妨礙強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂對(duì)硅酸的吸著，所王水需經(jīng)除碳器去除CO2，再通過(guò)強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。此時(shí)水中各種陰離子被樹脂吸著，樹脂上的OH-被置換到水中，與水中的H+結(jié)合成H20(R?NOH為強(qiáng)堿性陰樹脂)。
2R?NOH+H2SO4→(R?N)2SO4+2H2O
R?NOH+HC1→R?NC1+H2O
R?NOH+H2CO3→R?NHCO3+H2O
R?NOH+H2SiO3→R?NHSiO3+H2O
這樣就完成了水的除鹽過(guò)程。通過(guò)一級(jí)除鹽，出水水質(zhì)可達(dá)到含鹽量5~10mg·L-1以下,含硅酸0.02~0.30mg·L-1, 硬度接近于0。陰陽(yáng)離子交換樹脂失效后，分別用NaOH及HC1進(jìn)行再生后再循環(huán)使用。
2.混合床除鹽
天然水經(jīng)一級(jí)除鹽處理后，水質(zhì)倘若還不符合要求，就采用級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)，即在一級(jí)復(fù)床除鹽后面又加一級(jí)復(fù)床。但近來(lái)生產(chǎn)的發(fā)展對(duì)水質(zhì)要求更高，二級(jí)復(fù)床除鹽還不能達(dá)到要求，如再增加除鹽設(shè)備的級(jí)數(shù)，就太復(fù)雜了。因此有混合床除鹽設(shè)備的出現(xiàn)，即在一個(gè)離子交換器中來(lái)完成許多級(jí)陰陽(yáng)離子交換過(guò)程。具體說(shuō)，混合床就是把陰陽(yáng)離子交換樹脂放在同一個(gè)離子交換器中，水通過(guò)它時(shí)，同時(shí)起到陰陽(yáng)離子交換作用。樹脂失效后，先將兩種樹脂分開，然后分別進(jìn)行還原再生、清洗、最后再
將兩種樹脂混合均勻，又可投入運(yùn)行。
混合床可看作是陰陽(yáng)樹脂交錯(cuò)排列而組成的多級(jí)式復(fù)床(見圖2-17)。由于在混合床中，陰陽(yáng)樹脂相互混合，水經(jīng)陽(yáng)離子交換后會(huì)立即又進(jìn)行陰離子交換，所以交換反應(yīng)進(jìn)行得很徹底，出水水質(zhì)高。
由于混合床是將陰陽(yáng)離子交換樹脂裝在同一個(gè)交換器中運(yùn)行的，所以運(yùn)行操作有許多與一般固定床不同之處，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下。
1)反洗分層
混合床除鹽裝置運(yùn)行操作中的關(guān)鍵問(wèn)題之一，就是如何將失效的陰陽(yáng)離子交換樹脂分開，以便分別用酸、堿進(jìn)行還原。目前大都用反洗的水力將樹脂懸浮起來(lái)，使樹脂層達(dá)到一定膨脹率，利用陰陽(yáng)樹脂密度的不同，達(dá)到分層的目的。陰離子交換樹脂密度小，分層后在上層，陽(yáng)離子交換樹脂密度大，在下層。只要適當(dāng)控制反洗水的流速與反洗時(shí)間，就可做到在兩樹脂層間有一明顯的分界面。
兩種樹脂是否分層明顯，還與樹脂的失效程度有關(guān)，失效程度人的分展容易,反之則難。這是由于樹脂在吸著不同離子后，密應(yīng)不同所致。
2)還原
混合床還原通常有兩種方法:體內(nèi)還原和體外還原。體內(nèi)還原樹脂在交換器內(nèi)進(jìn)行還原。根據(jù)進(jìn)酸和進(jìn)堿的不同，它義可區(qū)分如下:
體外還原此法近來(lái)常用于處理供給高壓鍋爐的補(bǔ)給水或凝結(jié)水的除鹽設(shè)備。這種方法，只是把失效樹脂用水力輸送到專用的還原器中進(jìn)行還原，其還原過(guò)程與體內(nèi)還原法相同。此法樹脂磨損率較大，但還原得較徹底(見圖2-21)。
3)陰、陽(yáng)樹脂的混合
樹脂經(jīng)還原和洗滌之后，在投入運(yùn)行前需從交換器底部通人壓縮空氣，把分層的樹脂攪拌混合均勻。
4)正洗
混合后的樹脂以10~20m·h-1的流速進(jìn)行正洗。正洗初期，由于排水渾濁，出水應(yīng)排入地溝，至出水合格后再投入制水。
5)交換
混合床的交換運(yùn)行與普通固定床相同，唯流速可高些，通常取50~100m·h-1。
(五)離子交換裝置的類型
離子交換水處理的裝置可分為固定床及連續(xù)床兩大類:
1.固定床離子交換
單床是固定床中最簡(jiǎn)單的一種方式，常用的鈉型陽(yáng)離子交換即是，可用于軟化硬水。用于一般中、小型鍋爐房。
多床是裝同一種離子交換劑的兩個(gè)單床以串聯(lián)的方式相聯(lián)。當(dāng)蜀求水深度軟化而單床離子交換達(dá)不到要求時(shí)可采用多床。常說(shuō)的，級(jí)鈉離子交換即是。
復(fù)床是由分別裝填兩種不同離子交換劑的交換器用串聯(lián)方式相聯(lián)。如裝有強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂的交換器和裝有強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂的交換器兩者用串聯(lián)的方式組成復(fù)床用于水的除鹽。
混合床是將陰陽(yáng)離子交換樹脂置于同一交換器內(nèi)，它相當(dāng)于很多級(jí)陰陽(yáng)離子交換器串聯(lián)起來(lái)，水經(jīng)過(guò)除鹽后可得到高純度的除鹽水。
雙層床是在一個(gè)交換器中裝了兩種樹脂(弱酸與強(qiáng)酸型或弱堿與強(qiáng)堿型)，上下分層不混合。將雙層床應(yīng)用于水的除硅其效果較好。
雙流床主要用于處理凝結(jié)水，可提高出水量，節(jié)省投資費(fèi)用。
2.連續(xù)式離子交換
固定床離子交換工藝的缺點(diǎn)是交換器的體積較大，樹脂用量多而利用率低，運(yùn)行不連續(xù)。為提高樹脂的利用率及實(shí)現(xiàn)操作管理的自動(dòng)化，在本世紀(jì)60年代出現(xiàn)了連續(xù)式離子交換裝置。大致可分兩類:移動(dòng)床式和流動(dòng)床式。
1)移動(dòng)床其裝置 見圖2-23。交換劑裝于交換塔1中，原水從下部流入，軟水從塔上部流出，這樣自下而上的流動(dòng)，可以提高流速(可達(dá)固定床的2倍)。交換- -定時(shí)間(一般45~60min)后，停止交換，將交換塔底部一定容積的失效交換劑送至再生塔中還原。
同時(shí)從清洗塔2向交換塔上部補(bǔ)充相同容積的已還原和精洗的交換劑。約10min后，交換塔又繼續(xù)工作。再生塔也是周期科地向清洗塔中輸送一定容積的交換劑，其工作周期--般10~15min。
在交換塔上面始終有剛加入的新交換劑層，故出水水質(zhì)穩(wěn)定，交換劑及述原液的利用率都比固定床高。其缺點(diǎn)是交換劑磨損較大，耗電量較多。
2)流動(dòng)床移動(dòng)床的工作過(guò)程是半連續(xù)的，是周期性工作的，而流動(dòng)床則是完全連續(xù)的工作，進(jìn)行交換的同時(shí)不斷從交換塔內(nèi)向外輸送失效的離子交換劑，同時(shí)不斷向交換塔內(nèi)輸送再生后的突換劑。交換劑的輸送采用水力噴射器。
流動(dòng)床的優(yōu)點(diǎn)是出水質(zhì)量高，并且比較穩(wěn)定，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，交換劑用量少，但在新設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)，需要- -定時(shí)間進(jìn)行周臨。
.jpg "離子交換劑")
.jpg "化學(xué)反應(yīng)")
.jpg "鈉型陽(yáng)樹脂軟水示意圖")
.jpg "順流再生與逆流再生的比較(一)")
.jpg "順流再生與逆流再生的比較（二)")
.jpg "串聯(lián)氫鈉讓離子交換器")
.jpg "一級(jí)除鹽系統(tǒng)")
.jpg "混合床制水示意圖")
.jpg "酸堿分別通陰陽(yáng)樹脂兩步還原法")
.jpg "體外還原系統(tǒng)")
.jpg "離子交換水處理")
.jpg "不同單元的離子交換器示意圖")
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