2017年環(huán)保師基礎(chǔ)知識(shí)離子交換原理

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　　離子交換的基本原理

　　水處理中主要采用離子交換樹脂和磺化煤用于離子交換。其中離子交換樹脂應(yīng)用廣泛，種類多，而磺化煤為兼有強(qiáng)酸型和弱酸型交換基團(tuán)的陽(yáng)離子交換劑。

　　離子交換樹脂按結(jié)構(gòu)特征，分為：凝膠型、大孔型和等孔型;

　　按樹脂母體種類，分為：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;

　　按其交換基團(tuán)性質(zhì)，分為：強(qiáng)酸型、弱酸型、強(qiáng)堿型和弱堿型。

　?、烹x子交換樹脂的構(gòu)造

　　是由空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團(tuán)所構(gòu)成的不溶性高分子化合物。活性基團(tuán)遇水電離，分成兩部分：固定部分，仍與骨架牢固結(jié)合，不能自由移動(dòng)，構(gòu)成所謂固定離子，活動(dòng)部分，能在一定范圍內(nèi)自由移動(dòng)，并與其周圍溶液中的其他同性離子進(jìn)行交換反應(yīng)，稱為可交換離子。

　　⑵基本性能

　?、偻庥^

　　呈透明或半透明球形，顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等，

　?、诮宦?lián)度

　　指交聯(lián)劑占樹脂原料總重量的百分?jǐn)?shù)。對(duì)樹脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機(jī)械強(qiáng)度等有決定性影響，一般水處理中樹脂的交聯(lián)度為7%～10%.

　　③含水率

　　指每克濕樹脂所含水分的百分率，一般為50%，交聯(lián)度越大，孔隙越小，含水率越少。

　　④溶脹性

　　指干樹脂用水浸泡而體積變大的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō)，交聯(lián)度越小，活性基團(tuán)越容易電離，可交換離子的水合離子半徑越大，則溶脹度越大;樹脂周圍溶液電解質(zhì)濃度越高，樹脂溶脹率就越小。

　　在生產(chǎn)中應(yīng)盡量保證離子交換器有長(zhǎng)的工作周期，減少再生次數(shù)，以延長(zhǎng)樹脂的使用壽命。

　?、菝芏?/p>

　　分為干真密度、濕真密度和濕視密度

　?、藿粨Q容量

　　是樹脂最重要的性能，是設(shè)計(jì)離子交換過程裝置時(shí)所必須的數(shù)據(jù)，定量地表示樹脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容量。

　?、哂行h范圍

　　由于樹脂的交換基團(tuán)分為強(qiáng)酸強(qiáng)堿和弱酸弱堿，所以水的ph值對(duì)其電離會(huì)產(chǎn)生影響，影響其工作交換容量。弱堿只能在酸性溶液中以及弱酸在堿性溶液中有較高的交換能力。

　　⑧選擇性

　　即離子交換樹脂對(duì)水中某種離子能優(yōu)先交換的性能。除與樹脂類型有關(guān)外，還與水中濕度和離子濃度有關(guān)。

　　⑨離子交換平衡

　　離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)，服從質(zhì)量作用定律和當(dāng)量定律。經(jīng)過一定時(shí)間，離子交換體系中固態(tài)的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應(yīng)達(dá)到平衡，其平衡常數(shù)也稱為離子交換選擇系數(shù)。降低反應(yīng)生成物的濃度有利于交換反應(yīng)的進(jìn)行。

　　⑩離子交換速率

　　主要受離子交換過程中離子擴(kuò)散過程的影響。

　　其他性能：如溶解性、機(jī)械強(qiáng)度和耐冷熱性等。離子交換樹脂理論上不溶于水，機(jī)械強(qiáng)度用年損耗百分?jǐn)?shù)表示，一般要求小于3%～7%/年。另外，溫度對(duì)樹脂機(jī)械強(qiáng)度和交換能力有影響。溫度低則樹脂的機(jī)械強(qiáng)度下降，陽(yáng)離子比陰離子耐熱性能好，鹽型比酸堿型耐熱好。

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　　基礎(chǔ)考試內(nèi)容包括：高等數(shù)學(xué)、普通物理、普通化學(xué)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、流體力學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電工電子技術(shù)、工程經(jīng)濟(jì)、工程流體力學(xué)與流體機(jī)械、環(huán)境工程微生物學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)與分析、環(huán)境評(píng)價(jià)與環(huán)境規(guī)劃、污染防治技術(shù)及職業(yè)法規(guī)共15個(gè)科目，其中前九個(gè)科目為公共基礎(chǔ)部分(上午)，共計(jì)120題;后六個(gè)科目為專業(yè)基礎(chǔ)部分(下午)，共計(jì)60題。

　　專業(yè)考試內(nèi)容包括：環(huán)境法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)、水污染防治工程技術(shù)、污水處理與再生利用工程實(shí)踐、大氣污染防治工程技術(shù)、大氣污染防治工程實(shí)踐、固體廢物處理處置工程技術(shù)、固體廢物處理處置工程實(shí)踐、物理污染控制工程技術(shù)、物理污染控制工程實(shí)踐共9個(gè)科目。

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