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151、 什么叫离子交换树脂?
答：离子交换树脂是人工合成的，具有高分子聚合物骨架和活性基团的物质，因外形呈树脂状，故常称为离子交换树脂。
163、在水处理实际应用中，离子交换树脂选择顺序如何?有什么规律?
答：阳离子交换树脂在稀溶液中的的选择性顺序如下：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+≈NH4+>Na+>H+
这可归纳为①离子所带电荷越大，越易被吸着；②当离子所带电荷量相同时，离子水合半径较小的易被吸着。
弱酸性阳树脂对H+的选择性向前移动，羧酸型树脂对H+的选择性居于Fe3+之前。
在浓溶液中选择顺序有所不同，某些低价离子会居于高价离子前面。
阴离子交换树脂的选择顺序：在淡水的离子交换除盐处理系统中，即进水是稀酸溶液时，阴离子的选择顺序为SO42-(+HSO4-)>CL->HCO3->HSiO-；
当OH型离子交换树脂失效后，用碱进行再生时，即对于进水是浓碱溶液，阴离子的选择性顺序为：CL—>SO42—＞CO32->HSiO3—；
据此，可以推知，OH型离子交换树脂对于水中常见阴离子的选择顺序，遵循以下三条规则：
(1)在强弱酸混合的溶液中，OH型离子交换树脂易吸着强酸阴离子。
(2)浓溶液与稀溶液，前者利于低价离子被吸着，后者利于高价离子被吸取。
(3)在浓度和价数等条件相同的情况下，选择性系数大的易被吸着。
164、试述弱酸阳离子交换树脂的特性。
答：弱酸阳离子交换树脂在水中的特性类似弱酸。它与中性盐类作用的能力较弱（例如SO42—、CL—等强酸阴离子）。它仅能与弱酸性盐类（具有碱度的盐类）反应，反应后产生的是弱酸。用强酸H型离子交换树脂可处理碱度大的水，将水中的碱度所对应的阴离子除去后，再用强酸H型交换树脂来除去强酸根所对应的那部分阴离子。
由于弱酸性阳树脂对H+的亲和力较大，很容易再生，因此它可用强酸H型阴离子交换树脂的再生废液来进行再生。
弱酸性阳树脂的交换容量很大，约为强酸性阳树脂的2倍。由于弱酸性阳树脂的交联度低，所以其机械强度比强酸性阳树脂的要低。
盐型弱酸性阳树脂具有水解能力。
165、简述弱碱性阴离子交换树脂的特性。
答：OH型的弱碱性阳离子交换树脂在水中类似弱碱，其分解中性盐的能力很弱，，其在中性盐溶液中不能和盐类反应，因此只能在酸性溶液中与SO42—、CL—、、NO3—等强酸根进行交换，对弱酸根HCO3—的吸着力很弱，对更弱的HSiO3—则不能吸着。
弱碱性阳树脂对OH—的亲和力较大，很容易再生，可用强碱性阴树脂的再生废液进行再生。
弱碱性阴树脂的交换容量大，相当于强碱性阴树脂的3倍。由于弱碱性阴树脂的交联度低、孔隙大，其机械强度比强碱性阴树脂的要低。但弱碱性阴树脂在运行时吸着的有机物，在再生时易被解吸出来。
盐型的弱碱性阴树脂在水中具有水解能力。
166、 为什么新树脂在使用前应进行预处理? 离子交换树脂如何进行预处理?
答： 因为新树脂中含有少量的低聚合物和未参与聚合，缩合反应的单体。当树脂与水、酸、碱、盐等溶液接触时，上述物质就会转入溶液中，影响出水水质。除了这些有机物外，新树脂往往含有铁、铝、铜等无机杂质。在水质要求较高时，应对新树脂进行预处理。
进行予处理时，如树脂脱水需要食盐水处理：将树脂转入交换器中，用大余树脂体积的10%的食盐溶液浸泡1—2小时。浸泡完后放掉食盐水，用水冲洗树脂，直到排出的水不呈黄色为止。再进行反洗，以除去混在树脂中的机械杂质和细碎树脂粉末。
阳树脂： 用2—4％NaOH溶液浸泡4—8小时，然后进行小流量反洗，至排水澄清、耗氧量稳定为止。再用5％盐酸浸泡4—8小时，进行正洗，至排水氯含量与进水相接近为止。
阴树脂：用5％盐酸浸泡4—8小时，用氢离子交换器出水进行小流量反洗，至排水氯离子含量与进水相接近为止。然后再用4％NaOH溶液浸泡4—8小时，正洗排水接近中性为止。。
167、离子交换树脂如何转型?
答：(1)阳离子交换树脂转型方法：
将阳离子交换树脂浸泡于2—4％的氢氧化钠溶液中，经4一8小时后进行小流量反洗(指器内预处理)，至出水澄清，耗氧量稳定为止。然后再浸泡于5％的盐酸溶液中，经4—8小时后，进行正洗，至出水与进水氯根含量相近为止。
(2)阴离子交换树脂转型方法：
将阴离子交换树脂浸泡于5％的盐酸溶液内，经4—8小时后用氢离子交换水进行小流量反洗，直至出水与进水氯根含量相近为止。然后再浸泡于4％的氢氧化钠溶液中，经4—8小时后进行正洗，至出水接近中性为止。
168、如何对不同的树脂进行分离?
答：对混合在一起的不同树脂，主要是利用它们的比重不同进行分离，一种是借自下而上的水流进行树脂分层。另外一种办法是将混合树脂浸泡于一定比重的食盐溶液中，比重小的树脂会浮起来，与比重大的分离。例如，用饱和食盐水即可将强碱、强酸两种树脂分离开。
如果两种树脂的比重差小，分离起来有困难，可以先将树脂转型，再进行分离。这是由于树脂型型式不同，其比重也不同，例如OH型阴树脂的比重小于CL型。
169、试述影响阳离子交换速度的因素。
答：(1)树脂的交换基团：离子间的化学反应速度是很快的，所以一般来说树脂交换基团的不同并不影响到交换速度，但对于会形成弱电解质的离子交换树脂，情况就不同，象H型和盐型的交换速度就会有很大的差别。
(2)树脂的交联度：树脂的交联度大，网孔小，则其颗粒内扩散越慢，交换速度就慢。当水中的粒径较大的离子存在时，对交换速度的影响就更为显著。
(3)树脂的颗粒：树脂颗粒越小，交换速度越快。
(4)溶液的浓度：溶液浓度是影响扩散速度的重要因素，浓度越大扩散速度越快。
（5）水温：提高水温能同时加快内扩散和膜扩散。
(6)搅拌或提高流：在交换过程中的搅拌或提高水的流速，只能加快膜扩散，但不影响内扩散。
(7)离子的本性：离子水合半径越大，内扩散越慢；离子电荷数越多，内扩散越慢。
170、简述离子交换树脂的污染和氧化降解。
答：离子交换树脂在连续进行吸附交换，以及多次循环操作中，其本身也为水中各种杂质所污染；
(1)无机物污染：
阳离子交换树脂用盐酸再生时，银、铅等化合物会积累于树脂颗粒内部；当用硫酸再生时，钙、钡等化合物会积聚于树脂颗粒内部而造成树脂微孔阻塞。
铁离子对阴阳树脂都有污染。
(2) 有机物污染
阴阳树脂都会受到有机物污染。引起阳树脂污染的有油脂、含氮化合物、调节PH时用的有机胺类、微生物细菌等。引起阴树脂污染的物质有油脂、木质碳酸和腐植酸等高分子有机阴离子以及有机铁、微生物、细菌和阳树脂降解后溶出的高分子酸类等。
有机物是高分子有机阴离子，分子量很大，一般凝胶型树脂孔径较小，很容易被大分子的有机物堵住孔隙而使其交换容量下降。尤其是强碱阴树脂，非常容易受有机物污染。
有机物对离子交换树脂的污染与其含量及有机物的组成有关。有机物含量大的、高分子的易污染。树脂的结构对污染程度也有很大影响。
(3)硅酸根污染：
强碱阴离子交换树脂失效后，不及时还原而长期停放或阴离子交换树脂不能彻底还原均可造成硅酸根污染。胶体硅一般不被凝胶型树脂交换，但还有一部分被吸附。因此也会使阴树脂污染。
(4)树脂的氧化：
对于自来水为水源的电厂除盐系统树脂易受活性氯氧化。树脂氧化后，其外观色淡，透明度增加，体积增大，阻力增大，体积交换容量降低。
171、 什么叫树脂的复苏?
答： 树脂在长期的使用过程中，被有机物、铁、胶体等污染，使其交换容量降低甚至全部丧失，故采用酸、碱法或碱、食盐法等进行处理，以恢复其交换性能。这就是树脂的复苏。
172、如何保存需长期储存的离子交换树脂？
答：当要长期储存树脂时，最好把树脂转变成盐型，浸泡在水中，如储存过程中，树脂脱了水，也应先用浓（10%）食盐水浸泡，再逐渐稀释，以免树指急剧膨胀而破碎。储存温度一般在0—40℃为宜，以免冻裂。
173、当离子交换剂遇到电解质水溶液时，电解质对其双电层有哪两种作用？为什么？
答：离子交换树脂可看作是具有胶体型结构的物质，既在离子交换树脂的高分子表面上有许多和胶体表面相似的双电层，我们把它和内层离子符号相同的离子称作同离子，符号相反的称反离子。所以离子交换是树脂中原有反离子和溶液中其它反离子相互交换位置。当离子交换剂遇到含有电解质的水溶液时，电解质对其双电层有两方面的作用。一是交换作用：扩散层中反离子在溶液中的活动较自由，离子交换作用主要在此种反离子和溶液中其它反离子之间进行，因动平衡的关系，溶液中的反离子会先交换至扩散层，然后再与固定层中的反离子互换位置。二是压缩作用：当溶液中盐类浓度增大时，可使扩散层压缩，从而使扩散层中部分反离子变成固定层中的反离子，使得扩散层的活动范围变小。这就说明了为什么当再生溶液的浓度太大时，不仅不能提高再生效果，有时反使效果降低。
174、树脂使用时，应注意哪些问题？
答：保持水分，防止风干，密闭存放，运输和储存应在0℃以上，防止冻裂。使用中阳树脂应防止铁锈污染和活性氯等破坏树脂，阴树脂应防止油类和有机物等污染。
175、如何选择合适的离子交换树脂？
答：首先要根据水源水质所含各种离子的量及在水中的分布规律来选择。在水中强酸根阴离子的含量较大时，应考虑先采用弱碱阴树脂来除去水中大部分强酸根阴离子，而使强碱性阴树脂充分发挥其除硅性能。此外，还应根据水处理交换器的床型的不同而选用不同品种的树脂。同时还要根据树脂的物理及化学性能等综合考虑来选出最适宜的离子交换树脂。
176、如何降低树脂粉碎率？
答：降低压差，降低流速，在保证出水水质的前提下，适当降低树脂层高度，缩短运行周期，延长大反洗周期等。
177、阴树脂为何易变质？如何防止其变质？
答：因为阴树脂的化学稳定性比阳树脂差一些，所以它对氧化剂和高温的抵抗力比阳树脂要差，所以为防止其变质，需将进水中的氧化剂提前除去。
178、离子交换树脂交换容量为什么会下降？
答：树脂交换能力的下降取决于物理性能崩解，化学交换基团的分解，高分子有机物和金属氧化物的污染，如水中的微生物，铁杂质的污染，以及细菌的生长等。这与树脂品种、处理液种类、交换基团、循环基数、有无前置处理、温度高低、及酸性物质的存在等多种因素有关。
179、在使用弱碱性阴树脂处理水时，为什么对水的PH值有一定限制？使用弱碱树脂有什么好处？
答：当采用弱碱树脂处理水时，一般只能在水的PH<9的情况下进行交换。当水的PH值过大时，由于水中OH-离子浓度大，它抑制了树脂的电离，使树脂不再具有可交换的性能。也就是说，水中其它离子无法取代OH-离子。
使用弱碱树脂的好处是：它极易再生，再生剂量不需过大。对于降低碱耗具有很大意义。另外弱碱树脂吸着有机物能力较强，而且可在再生时被洗出来。同时弱碱树脂还具有交换容量大，交换速度快，膨胀性小，机械强度高的优点。
180、如何清洗树脂层所截留下来的污物?
答：有空气擦洗和超声波清洗两种方法。
(1)空气擦洗：即在装有污染树脂的设备中，重复性地通入空气，然后进行正洗。每次通入空气时间为0.5—1分钟，正洗时间为1—2分钟，重复次数为6—30次，空气由底部进入，目的在于疏松树脂层，并使树脂上的污物脱落。正洗时，脱落下的污物随水流由底部排出。空气擦洗应与树脂再生交错进行。
(2)超声波清洗法：可以清除树脂颗粒表面的污物，清洗时污染树脂由设备顶部进入，经中间超声波场后，由底部离开设备。冲洗水由底部进入上部流出，分离出污物及树脂碎屑，随水流由顶部流出。
第九节：除盐
181、简述阴、阳离子交换器的除盐原理。
答： 阴、阳离子交换器一般都联合使用达到其除盐的目的，在阳离子交换器中，阳离子交换反应可表示如下：
Na+ Na
RH + Ca2+ R Ca + H+
Mg2+ Mg
Fe3+ Fe
反应结果是水中阳离子被吸着而交换出的H+ 与水中原有的阴离子HCO3- 、Cl—、SO42- 等形成对应的酸溶液，。
这种阳床出水进入阴床时发生如下反应：
CL— CL
ROH + SO42- R SO4 + OH—
HSiO3- HSiO3
HCO3- HCO3
这样，水中所含盐份其阴、阳离子分别被阴阳树脂交换吸收，从而达到减少水中含盐量的目的。为减少阴床负担，在阳床之后加脱碳器除去碳酸。
182、什么叫“两床三塔+混床”除盐系统?
答：两床系指单元式除盐系统中的阳床和阴床。由于阳床又可称阳塔，阴床称阴塔；所以阳床、阴床，除碳塔，组成了三塔。“两床三塔+混床”为常见的单元式除盐系统。
183、常用的除盐系统有几种形式?各具有什么优缺点?
答：常用的除盐系统有单元式和母管式两种系统。
单元式，即由阳床、除碳器、中间水箱、阴床、混床组成一个单元。
主要优点是：(1)水质容易控制，出水质量好，可靠性高。一般以阴床导电度作为失效标准，再生时适当增加阴床碱量，可保证不“跑硅”。
(2)再生时与其它系统完全隔绝，减少了向除盐水箱和其它系统漏酸、漏碱的危险。
(3)由于是单元操作，易于实现程控和自动化。
缺点：(1)水处理转动设备(泵和风机)的台数较多。
(2)由于阴、阳床失效点不一致，但必须同时再生，单耗(主要是碱耗)较高。
母管式：所有阳床出水汇集到一条母管，阴床出水汇集到一条母管。
优点：(1)各台阳、阴床可以单独进行操作，设备利用率高。
(2)转动设备少。
(3)酸碱单耗相对较低。
缺点：(1)不容易实现程控和自动化。
(2)再生时，向除盐水箱和系统漏酸、漏碱可能性比单元式大
(3)为严格控制水质，必须对阴床出水二氧化硅勤分析
184、混床设备内树脂组合有哪几种方式?其各自的工艺特点是什么?
答：混合床中阴阳树脂有以下几种组合方式：
（1）强酸、强碱式：这种组合方式出水质量最高，导电度小于0.2 us/cm。硅酸根低于20ug/L.
（2）强酸、弱碱式：这种组合方式出水质量低，不能除去硅酸根、碳酸根等弱酸离子，出水导电度在0.5—2．0us/cm。但其再生效率高，运行费用低。
（3）弱酸、强碱式：这种组合方式出水质量居中，可除去硅酸根，出水导电度在1—2us/cm，再生效率也较高。此外，某些场合在阴阳树脂间加装一层惰性树脂，构成三层混床，可避免再生时再生液污染异性树脂。·
185、一般软化和除碱离子交换处理方式其系统设计有哪些？
（1）采用强酸性H离子交换剂的H—Na离子交换，此系统又可以分并列H—Na离子交换和串联H—Na离子交换。
（2）采用弱酸性H离子交换剂的H—Na离子交换。
（3）H型交换剂采用贫再生方式的H—Na离子交换。
采用上述方式主要是能除去水中的硬度，又可降低水的碱度，且不增加水中的含盐量。
186、什么叫一级除盐? 二级除盐?
答： 原水经过一次强酸阳离子交换器和强碱阴离子交换系统，称为一级除盐；如果经过两次，称为二级除盐；如果系统中有混床，混床本身算作一级。
187、 什么是叫移动床? 什么叫混合床? 什么叫浮动床?
答： 交换器中的树脂周期性地在交换塔，再生塔和清洗塔之间循环，并分别在各塔中同时完成离子的交换，再生和清洗过程，这种离子交换器称为移动床；混合床就是在一个离子交换器内按一定比例装有阴、阳离子两种树脂的离子交换设备；浮动床是指当水流自下而上经过离子交换器的树脂层时，如水流速度足够大，则整个树脂层向上浮动托起的离子交换设备。
188、什么叫离子交换器的自用水率?
答： 离子交换器每周期中反洗、再生、置换、清洗过程中耗用水量的总和，与其周期制水量的比称为自用水率。
189、混合床一般都设有上、中、下三个窥视窗，它们的作用是什么?
答:上部窥视窗一般用来观察反洗时树脂的膨胀情况；中部窥视窗用于观察设备中树脂的水平面，确定是否需要补充树脂；下部窥视窗用来检测树脂床准备再生前阴阳离子交换树脂的分层情况。
190、说明离子交换除盐再生原理?
答：交换器失效后，需要对树脂进行再生，实际上再生过程是除盐制水过程的的逆反应。
(1)阳树脂的再生。失效的阳树脂用3—5％的盐酸再生，用盐酸再生的反应如下：
Na+ Na
R Ca2+ + HCl RH + Ca CL
Mg2+ Mg
Fe3+ Fe
树脂大部转型为H型，而酸液变为含有残余酸的氯化物或硫酸盐(当用硫酸再生时)混合溶液被排入地沟。
(2)阴树脂的再生，失效的阴树脂用2—4％的NaOH溶液再生，其反应式为
CL Cl
R SO4 + NaOH ROH+Na SO4
HSiO3 HSiO3
HCO3 HCO3
反应结果，树脂大部转型为OH型，而碱液变为含有残余碱的钠盐混合液被排入地沟。
191、 什么叫逆流再生? 什么叫顺流再生?
答： 逆流再生是指制水时，水流方向和再生时再生液流动方向相反的再生方式。顺流再生是指制水时，水流的方向和再生液流动的方向一致。通常流向都是由上向下的再生方式。
192、逆流再生具有什么优点?为什么?
答：逆流再生的主要优点是出水质量好，再生酸碱耗低。这是由于逆流再生时，再生液从底部进入，首先接触的是尚未失效的树脂，这时由于再生液浓度较高，从树脂中交换下的被再生离子浓度很小，可以使树脂得到“深度再生”。再生液到上部时，虽然再生液浓度降低，杂质离子含量增高了，但由于树脂是深度失效的(饱和度高)，所以仍然可以获得较好的再生效果，这样再生剂可以得到比较充分的利用。再生结果是，上部树脂再生得差一些，下部树脂再生得比较彻底。
在运行的情况下，水首先接触上部再生度较低的树脂，但此时由于水中杂质离子浓度含量大，所以可发生离子交换。当水进入底部时，虽然水中离子杂质也大为减少，但由于接触的是高再生度的树脂，仍可以进一步除去水中的杂质离子，使水得到深度净化。
193、为什么逆流再生对再生剂纯度要求较高？
答：从离子交换平衡理论可知，再生剂的纯度将会影响到树脂的再生度，从而影响到树脂的交换容量，逆流再生的特点是再生液首先接触出水区树脂，所以再生剂纯度对逆流再生影响较大，若出水区树脂再生度降低，将会直接影响出水水质。
194、逆流再生为什么要进行定期大反洗?
答：在进行逆流再生的设备中，为保证底层树脂始终维持较高的再生度，每次再生时不应将原树脂层打乱，只进行小反洗，既对中排装置上的压脂层进行反洗，而对于中排装置以下的绝大部分树脂不进行反洗。但为避免下部树脂被污染和清除其中的破碎树脂，以及防止因长期运行，树脂被压实结块、粘结等增加了阻力，影响出水流量，而使床内在运行时产“偏流”，或者影响再生效果。一般经15—20个周期需大反洗一次。由于大反洗后原有的树脂层分布遭到破坏，所以大反洗后应以2倍常量的酸、碱液进行再生。
195、顺流再生和逆流再生对再生液浓度的要求有什么不同?
答：一般说来，顺流再生时，再生液浓度应稍高一些，这是由于再生液首先与饱和度高的树脂接触，如果再生液浓度低，下部饱和度低的树脂无法得到充分再生，将会影响出水质量。
对逆流再生，再生液浓度可低一些。这是由于再生液首先与饱和度低的树脂接触，使底层树脂得到充分再生。随再生液向上移动，其浓度下降，但与其接触的是饱和度高的树脂，同样可以得到较好的再生。显然，再生液利用率也较高。
196、逆流再生固定床的中排装置有哪些类型？底部出水装置有哪些类型？
答：中排装置有：（1）母管支管式：母管与支管在同一平面及母管与支管不在同一平面 （2）管插式 （3）鱼刺式 （4）环管式。
底部出水装置有：（1）穹形多孔板加石英砂垫层（2）多孔板上加水帽或夹布形式（3）鱼刺形式（支管上开孔或装水帽）。
197、对逆流再生除盐设备中排管开孔面积有什么要求?
答：为使顶压空气和再生液不会在交换器内“堆积”，必须保证再生液及顶压空气从中排管顺利排出，方可保证再生时不发生树脂乱层。
一般说，中排管的开孔面积是进水面积的2.2—2.5倍，这也是白球压实逆流再生之所以不会乱层的重要保障。