膦酸基离子交换树脂用于RO/MFEDI制备高纯水研究

摘要

无膜电去离子技术(Membrane-free electrodeionization，MFEDI)，是一种离子交换树脂吸附和电再生交替运行制得高纯水的技术，具有无需酸碱，减少环境污染，和无需离子交换膜，简化装置且避免膜污染的优点。MFEDI分为处理和再生两个部分:处理过程，离子交换树脂吸附溶液中杂质离子;再生过程，在直流电的作用下，杂质离子从树脂相转移至溶液相，并被水流冲走。由此可见，离子交换树脂在整个MFEDI过程中起着决定性作用。
　　目前MFEDI中常填充弱酸强碱树脂于进水端以吸附离子，并填充强酸强碱树脂于出水端以保证出水水质。前者电再生能力较强，而吸附能力较弱，因此其出水水质较差，不满足制得高纯水的需求;后者吸附能力较强，而电再生性较弱，因此适合去少量杂质离子，并保证出水水质。
　　针对弱酸强碱树脂和强酸强碱树脂的不足，本论文引入膦酸基树脂，通过研究膦酸基树脂的性能，并用于RO/双层床MFEDI运行，探讨膦酸基树脂应用于MFEDI的可能性。研究内容主要包括三个部分:树脂性能的考察、运行效果对比以筛选树脂和参数优化。
　　研究结果表明:大孔型膦酸基树脂和凝胶型膦酸基树脂在不同型态（H型、Na型、Ca型）的导电性趋势与弱酸型树脂相同，均为R-H＜R-Ca＜R-Na;凝胶型膦酸基强碱的处理和再生效果均优于大孔型膦酸基强碱和弱酸强碱;通过对膦酸基凝胶型树脂的操作参数的优化，得到最佳的操作条件为:处理流速为30m/h，处理时间为160min，再生电流密度为75A/m2，再生流速为30m/h，再生时间为20min。据此可见，凝胶型膦酸基树脂适合用于MFEDI制备高纯水，为其后续的研究奠定了坚实的基础。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和内容

2 文献综述

2．1 高纯水水质和应用

2．2 RO／MFEDI工艺

2．2．1 反渗透(RO)

2．2．2 无膜电去离子(MFEDI)

2．3 离子交换树脂

2．3．1 离子交换树脂原理

2．3．2 离子交换树脂发展

2．3．3 离子交换树脂分类

2．3．4 离子交换树脂合成

2．3．5 离子交换树脂主要性能参数

3 实验部分

3．1 实验内容

3．2 实验材料

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验试剂

3．2．3 树脂参数

3．2．4 膦酸基树脂制备

3．2．5 树脂预处理

3．2．6 电极制备

3．3 实验装置

3．3．1 RO／MFEDI装置

3．3．2 树脂性能测试装置

3．4 实验分析方法

4 树脂性能对比

4．1 单种树脂导电性对比

4．2 混合树脂性能对比

4．2．1 电再生性能

4．2．2 导电性能

4．3 小结

5 膦酸基树脂与弱酸树脂应用于RO／双层床MFEDI效果对比

5．1 反渗透一级处理水质分析

5．2 双层床MFEDI二级处理

5．2．1 新树脂处理效果对比

5．2．2 电再生效果对比

5．2．3 处理效果对比

5．3 小结

6 膦酸基凝胶型树脂应用于RO／双层床MFEDI的参数优化

6．1 再生时间优化

6．2 再生流速优化

6．3 再生电流密度优化

6．4 处理流速优化

6．5 小结

7 结论与建议

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

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