離子交換樹(shù)脂的工作原理

在離子交換過(guò)程中,水中的陽(yáng)離子（如Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等）與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的H+ 進(jìn)行交換,水中陽(yáng)離子被轉(zhuǎn)移到樹(shù)脂上,而樹(shù)脂上的H+交換到水中.﹨x0b 水中的陰離子（如Cl-、HCO3-等）與陰離子交換樹(shù)脂上的OH-進(jìn)行交換,水中陰離子被轉(zhuǎn)移到樹(shù)脂上,而樹(shù)脂上的OH- 交換到水中.而H+ 與OH- 相結(jié)合生成水,從而達(dá)到脫鹽的目的.

離子交換機(jī)理：化學(xué)吸附

歷程：

與液固相反應(yīng)的歷程類(lèi)似,

①溶液內(nèi)離子擴(kuò)散至樹(shù)脂表面,

②由表面擴(kuò)散到樹(shù)脂內(nèi)部,

③離子交換,

④被交換的離子從樹(shù)脂內(nèi)部擴(kuò)散至表面,

⑤被交換的離子再擴(kuò)散至溶液中,

離子交換樹(shù)脂再生方法

常規(guī)的再生處理

離子交換樹(shù)脂(IONRESIN)使用一段時(shí)間后，吸附的雜質(zhì)接近飽和狀態(tài)，就要進(jìn)行再生處理，用化學(xué)藥劑將樹(shù)脂所吸附的離子和其他雜質(zhì)洗脫除去，使之恢復(fù)原來(lái)的組成和性能。在實(shí)際運(yùn)用中，為降低再生費(fèi)用，要適當(dāng)控制再生劑用量，使樹(shù)脂的性能恢復(fù)到z1ui經(jīng)濟(jì)合理的再生水平，通?？刂菩阅芑謴?fù)程度為70～80%。3處理能力大，脫色范圍廣，脫色容量高，能除去各種不同的離子，可以反復(fù)再生使用，工作壽命長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用較低（雖然一次投入費(fèi)用較大）。如果要達(dá)到更高的再生水平，則再生劑量要大量增加，再生劑的利用率則下降。 樹(shù)脂的再生應(yīng)當(dāng)根據(jù)樹(shù)脂的種類(lèi)、特性，以及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，選擇適當(dāng)?shù)脑偕巹┖凸ぷ鳁l件。

樹(shù)脂的再生特性與它的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性樹(shù)脂的再生比較困難，需用再生劑量比理論值高相當(dāng)多；而弱酸性或弱堿性樹(shù)脂則較易再生，所用再生劑量只需稍多于理論值。羅門(mén)哈斯公司是生產(chǎn)樹(shù)脂的知名企業(yè),在樹(shù)脂產(chǎn)品領(lǐng)域具有非常領(lǐng)1先的科技。此外，大孔型和交聯(lián)度低的樹(shù)脂較易再生，而凝膠型和交聯(lián)度高的樹(shù)脂則要較長(zhǎng)的再生反應(yīng)時(shí)間。

再生劑的種類(lèi)應(yīng)根據(jù)樹(shù)脂的離子類(lèi)型來(lái)選用，并適當(dāng)?shù)剡x擇價(jià)格較低的酸、堿或鹽。例如：鈉型強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂可用10%NaCl 溶液再生，用藥量為其交換容量的2倍 (用NaCl量為117g/ l 樹(shù)脂)；氫型強(qiáng)酸性樹(shù)脂用強(qiáng)酸再生，用硫酸時(shí)要防止被樹(shù)脂吸附的鈣與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀物。要想獲得較好的交換效果，對(duì)原水或進(jìn)柱料液的處理是十分重要的，一般指去除懸浮物、強(qiáng)氧化劑等，否則易導(dǎo)致樹(shù)脂性能下降，或者運(yùn)行是不經(jīng)濟(jì)的。為此，宜先通入1～2%的稀硫酸再生。

氯型強(qiáng)堿性樹(shù)脂，主要以NaCl 溶液來(lái)再生，但加入少量堿有助于將樹(shù)脂吸附的色素和有機(jī)物溶解洗出，故通常使用含10%NaCl + 0.2%NaOH 的堿鹽液再生，常規(guī)用量為每升樹(shù)脂用150～200g NaCl ，及3～4g NaOH。離子交換樹(shù)脂的吸附選擇性(１)對(duì)陽(yáng)離子的吸附離子通常被優(yōu)先吸附，而低價(jià)離子的吸附較弱。OH型強(qiáng)堿陰樹(shù)脂則用4%NaOH溶液再生。

樹(shù)脂再生時(shí)的化學(xué)反應(yīng)是樹(shù)脂原先的交換吸附的逆反應(yīng)。按化學(xué)反應(yīng)平衡原理，提高化學(xué)反應(yīng)某一方物質(zhì)的濃度，可促進(jìn)反應(yīng)向另一方進(jìn)行，故提高再生液濃度可加速再生反應(yīng)，并達(dá)到較高的再生水平。

為加速再生化學(xué)反應(yīng)，通常先將再生液加熱至70～80℃。它通過(guò)樹(shù)脂的流速一般為1～2 BV/h。樹(shù)脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán)，如R-COO－(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能與溶液中的其他陽(yáng)離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。也可采用先快后慢的方法，以充分發(fā)揮再生劑的效能。再生時(shí)間約為一小時(shí)。隨后用軟水順流沖洗樹(shù)脂約一小時(shí)(水量約4BV)，待洗水排清之后，再用水反洗，至洗出液無(wú)色、無(wú)混濁為止。

一些樹(shù)脂在再生和反洗之后，要調(diào)校pH值。因?yàn)樵偕撼：袎A，樹(shù)脂再生后即使經(jīng)水洗，也常帶堿性。而一些脫色樹(shù)脂 (特別是弱堿性樹(shù)脂) 宜在微酸性下工作。例如：陽(yáng)離子樹(shù)脂受含氮的兩1性1化合物污染，可用4%NaOH溶液處理，將它溶解而排掉。此時(shí)可通入稀鹽酸，使樹(shù)脂 pH值下降至６左右，再用水正洗，反洗各一次。 (IONRESIN)樹(shù)脂在使用較長(zhǎng)時(shí)間后，由于它所吸附的一部分雜質(zhì)(特別是大分子有機(jī)膠體物質(zhì))不易被常規(guī)的再生處理所洗脫，逐漸積累而將樹(shù)脂污染，使樹(shù)脂效能降低。此時(shí)要用特殊的方法處理。例如：陽(yáng)離子樹(shù)脂受含氮的兩1性1化合物污染，可用4%NaOH 溶液處理，將它溶解而排掉；陰離子樹(shù)脂受有機(jī)物污染，可提高堿鹽溶液中的NaOH 濃度至0.5～1.0%，以溶解有機(jī)物

2) 預(yù)處理 工業(yè)生產(chǎn)的離子交換樹(shù)脂常含有一些過(guò)剩溶劑、低聚物和其他雜質(zhì)，必須除去，否則將影響交換效果和出水質(zhì)量，因此新樹(shù)脂必須進(jìn)行預(yù)處理。樹(shù)脂經(jīng)預(yù)處理轉(zhuǎn)成所需離子型還可以提高其穩(wěn)定性，并能起到活化樹(shù)脂的作用。

a) 陽(yáng)樹(shù)脂預(yù)處理：將樹(shù)脂用水洗至流出清水后，用2-4%NaOH浸泡4-8 小時(shí)再用水洗至中性，再用5%鹽酸浸泡4-8小時(shí)，用水洗至pH6，待用。

b) 陰樹(shù)脂預(yù)處理：將樹(shù)脂用水洗至流出清水后，用5%鹽酸浸泡4-8小時(shí) 后，用水洗至pH6，再用2-4%NaOH浸泡4-8小時(shí)，用水洗至pH7-9，待用。

c) D301-Ⅲ、D301弱堿樹(shù)脂預(yù)處理：將樹(shù)脂用溫水浸泡4-8小時(shí)，用水 洗至pH6，再用2-4%NaOH浸泡4-8小時(shí)，用水洗至中性，有可能進(jìn)行二次處理，待用。

d) 對(duì)于醫(yī)1藥工業(yè)、食品工業(yè)所用樹(shù)脂，請(qǐng)按特殊要求進(jìn)行處理。

e) 用戶(hù)可根據(jù)不同用途流程設(shè)計(jì)，將樹(shù)脂轉(zhuǎn)成所需的離子型。

3) 離子交換樹(shù)脂的污染、與活化: 離子交換樹(shù)脂在長(zhǎng)期使用中易受懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、有機(jī)物、細(xì)1菌、藻類(lèi)和鐵、錳等的污染，使離子交換能力降低甚至失去。因此，需根據(jù)情況對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行不定期的活化處理。在水處理中，影響離子交換選擇性的因素有哪些1:水的硬度（具體離子的價(jià)態(tài))2：離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量和種類(lèi)3：再生液的質(zhì)量4：再生周期的設(shè)置5、進(jìn)水的濁度離子交換樹(shù)脂都是用有機(jī)合成方法制成?；罨椒筛鶕?jù)污染情況和條件而定，一般陽(yáng)樹(shù)脂在軟化中易受Fe3+污染，可用鹽酸浸泡后逐步稀釋。陰樹(shù)脂易受有機(jī)物污染，可用10%NaCl+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗。必要時(shí)可用1%雙氧1水溶液浸泡數(shù)分鐘，也可采用酸、堿交替處理法，漂白處理法，酒精處理法和各種滅菌法進(jìn)行處理。

新樹(shù)脂常含有溶劑、未參加聚合反應(yīng)的物質(zhì)和少量低聚合物，還可能吸著鐵、鋁、鋼等重金屬離子。當(dāng)樹(shù)脂與水、酸、堿或其他溶液相接觸時(shí)，上述可溶性雜質(zhì)就會(huì)轉(zhuǎn)入溶液中，在使用初期污染出水水質(zhì)。所以，新樹(shù)脂在投運(yùn)前要進(jìn)行預(yù)處理。為防止懸浮物污堵，主要是加強(qiáng)對(duì)原水的預(yù)處理，以降低水中懸浮物含量。1、 陽(yáng)樹(shù)脂預(yù)處理步驟如下：　　首先使用飽和的食1鹽水。取其量約等于被處理樹(shù)脂體積的兩倍，將樹(shù)脂置于10%食1鹽溶液中浸泡18-20小時(shí)，然后放出食1鹽水，用清水漂洗凈，使排出水不帶黃色；其次再用2%-4%NaOH溶液，其量與上相同，在其中浸泡2-4小時(shí)（或作小流量清洗），放出堿液后，重洗樹(shù)脂直至排出水接近中性為止；后用5%HCI溶液，其量亦與上述相同，浸泡4-8小時(shí)后放出酸液，用清水洗至中性待用。2、 陰樹(shù)脂的預(yù)處理步驟如下：　　其預(yù)處理方法中的di一步與陽(yáng)樹(shù)脂預(yù)處理方法中的di一步相同;而后用5%HCI浸泡4-8小時(shí)，然后放出酸液，用水清洗至中性;而后用2%-4%NaOH溶液浸泡4-8小時(shí)后，放堿液用清水漂洗至中性待用。