離子交換樹脂用于飲用水深度處理
2018-08-29 06:54:47
admin 
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離子交換法是水的軟化和除鹽處理最常使用的基本技術。具有處理程度高、出水水質好、技術成熟、設備簡單、管理方便、價格適宜等特點，得到了廣泛的應用。
離子交換法是水的軟化和除鹽處理最常使用的基本技術。具有處理程度高、出水水質好、技術成熟、設備簡單、管理方便、價格適宜等特點，得到了廣泛的應用。在生活飲用水的處理中，離子交換技術主要用于以高硬度地下水為水源水的生活飲用水軟化處理，也可以用于高含鹽量水源水的生活飲用水除鹽處理，但不如反滲透法或電滲析法經濟。下面詳細介紹離子交換樹脂的原理和在飲用水深度處理的應用。
一、 離子交換法的基本原理
① 離子交換樹脂
離子交換樹脂具有離子交換能力，水處理中所使用的離子交換劑有：離子交換樹脂、磺化煤、鈉沸石等。
離子交換樹脂由樹脂母體（骨架）和交換基團構成。離子交換樹脂在生成過程中先采用凝膠法生成樹脂母體小球。樹脂母體小球為具有空間網架多孔結構的高分子聚合物的小球。例如苯乙烯系樹脂小球。樹脂小球上再引入不同的交換基團，使其具有交換功能，成為離子交換樹脂。例如：苯乙烯系樹脂小球在濃硫酸中加熱到100℃，以1％硫酸銀為催化劑，把聚乙烯樹脂苯環上的部分H+ 置換為磺酸基團（—RO3H），就得到強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。在苯乙烯系樹脂上加入季氨基，則得到強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂。
② 離子交換軟化的基本原理
離子交換軟化除鹽的基本原理是：用Na型強酸性陽離子交換樹脂中的Na+ 交換去除水中的Ca2+、Mg2+ 硬度，飽和的樹脂再用5％～8％的食鹽NaCI溶液再生。原水經過樹脂的軟化，水中的致硬離子Ca2+、Mg2+ 被全部去除，替換成非致硬的Na+ 離子，但是處理后水的含鹽量（以mol為單位）沒有降低。
③ 離子交換除鹽的基本原理
先用H型強酸性陽離子交換樹脂中的H+ 交換去除水中的所有金屬陽離子（以符號Mm+代表），飽和的樹脂用3％～4％的鹽酸HCI溶液再生。再用OH型強堿性陰離子交換樹脂中的OH- 交換去除水中的除OH- 外的所有陰離子（以符號Nn-代表），飽和的樹脂用2％～4％的NaOH溶液再生。最后所產生的H+ 與OH-合并為水分子。原水經過離子交換除鹽處理后，水中的各種離子都被去除掉了。
二、離子交換再生
① 鹽液再生系統
鹽液再生系統用于Na型陽離子交換器的再生，以鹽（NaCI）作為再生劑。飽和鹽液濃度約為23％～26％，樹脂再生液中NaCI的濃度控制5％～8％。
② 酸液再生系統
陽離子交換樹脂要作酸再生，可以用鹽酸或硫酸。鹽酸應稀釋為3％～4％送入離子交換柱中。用硫酸作再生劑時，因硫酸的濃度高（96％左右），用量少，并且由于碳鋼耐濃硫酸，可以直接用碳鋼容器存放，防腐問題小。但對再生液的配置濃度必須嚴格控制，否則會在樹脂中產生CaSO4沉淀析出物。在實際生產中，多采用分步再生法，即先用低濃度高流速的硫酸再生液再生，然后逐步提高硫酸濃度，降低流速。再生液的濃度視原水中Ca2+ 的含量和所占水中陽離子的比例，計算或調試確定。
③ 堿液再生系統
陰離子交換樹脂的再生劑為燒堿，即氫氧化鈉。
氫氧化鈉產品有固體和液體兩種，液體濃度為30％～40％，使用較為方便，其再生系統與設備鹽酸再生系統相同。為了提高陰離子樹脂的再生效果，再生時多對堿液加熱使用（在噴射器后用蒸汽加熱）。若采用固體燒堿（NaOH含量95％以上），則先將其溶解成30％～40%的堿液后再用。
三、樹脂的預處理
在離子交換樹脂的工業產品中，常含有少量的有機低聚物及一些無機雜質。在使用初期會逐漸溶解釋放，影響出水水質或產品質量。因此，新樹脂在使用前必須進行預處理，具體方法如下：
1、樹脂裝入交換器后，用潔凈水反洗樹脂層，展開率為50%～70%直至出水清洗、無氣味、無細碎樹脂為止。
2、用約2倍樹脂體積的4%～5% HCI溶液，以2m/h的流速通過樹脂層。全部通入后，浸泡4～8小時，排去酸液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速為10～20m/h。
3、用約2倍樹脂體積的2%～5% NaOH溶液，按上面進HCI溶液的方法通入和浸泡，排去堿液，用潔凈水沖洗至出水呈中性，沖洗流速同上。酸、堿溶液若能重復進行2～3次，則效果更佳。經預處理后的樹脂，在第一次投入運行時應適當增加再生劑用量，以保證樹脂獲得充分的再生。
長期停用而放置在交換器內的樹脂，為防止微生物（如藻類、細菌等）對樹脂的不可逆污染，樹脂在停用前須徹底反洗，以除去運行時積聚的懸浮物質，并注意定期沖洗和換水。
以上從樹脂的離子交換法的基本原理、離子交換再生、預處理三個方面介紹了樹脂在飲用水方面的應用，讓大家對離子交換技術有了更多了解，新樹脂在使用前的預處理也是極其重要的，這些方法可幫助大家正確處理樹脂，更有效的延長樹脂使用壽命。
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