離子交換原理

　　離子交換設(shè)備是通過離子交換樹脂在電解質(zhì)溶液中進行的，可去除水中的各種陰、陽離子，是目前制備高純水工藝流程中不可替代的手段。離子交換器分為陽離子交換器、陰離子交換器等。當(dāng)原水通過離子交換柱時，水中的陽離子和水中的陰離子(HCO-等離子)與交換柱中的陽樹脂的H+離子和陰樹脂的OH-離子進行交換，從而達到脫鹽的目的。根據(jù)不同客戶對水質(zhì)的要求，相應(yīng)的把幾種工藝不同的組合在一起可使水質(zhì)達到更高的要求。

　　陽離子交換系統(tǒng)

　　陽離子交換樹脂可交換的陽離子，把水中所含的鈣、鎂等離子交換出來，從而達到降低用水硬度的目的，典型反應(yīng)可用下列離子反應(yīng)式表示：

　　Ca2++2RNa=R2Ca+2Na2+

　　Mg2++2RNa=RMg+2Na2+

　　其出水的硬度可降至0.03mmol/L以下，從而提高Ro反滲透純水機除鹽能力。

　　其工作原理是，當(dāng)水流經(jīng)過樹脂層時，陽樹脂中比較活潑的Na+將水中金屬離子交換出來，經(jīng)過一定時間，當(dāng)出水硬度超過某一規(guī)定值后，離子交換樹脂飽和，不再起軟化作用。為恢復(fù)離子交換樹脂的交換能力，離子交換樹脂必須進行再生(又稱還原)，本系統(tǒng)采用手動控制，需人工操作。

　　陰離子交換系統(tǒng)

　　陰樹脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經(jīng)磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結(jié)構(gòu)式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為

　　2R—SO3H+Ca2+ (R—SO3)2Ca+2H+ 這也是硬水軟化的原理。

　　陰離子交換樹脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等堿性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為 R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH- 由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當(dāng)濃度的無機酸或堿進行洗滌，可恢復(fù)到原狀態(tài)而重復(fù)使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗;陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。

　　離子交換樹脂的用途很廣，主要用于分離和提純。例如用于硬水軟化和制取去離子水、回收工業(yè)廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純kss等