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離子交換原理

離子交換設(shè)備是通過(guò)離子交換樹脂在電解質(zhì)溶液中進(jìn)行的，可去除水中的各種陰、陽(yáng)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(yáng)離子交換器、陰離子交換器等。當(dāng)原水通過(guò)離子交換柱時(shí)，水中的陽(yáng)離子和水中的陰離子（HCO-等離子）與交換柱中的陽(yáng)樹脂的H+離子和陰樹脂的OH-離子進(jìn)行交換，從而達(dá)到脫鹽的目的。根據(jù)不同客戶對(duì)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(dá)到更高的要求。

陽(yáng)離子交換系統(tǒng)

陽(yáng)離子交換樹脂可交換的陽(yáng)離子，把水中所含的鈣、鎂等離子交換出來(lái)，從而達(dá)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(jī)除鹽能力。

其工作原理是，當(dāng)水流經(jīng)過(guò)樹脂層時(shí)，陽(yáng)樹脂中比較活潑的Na+將水中金屬離子交換出來(lái)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，當(dāng)出水硬度超過(guò)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(jìn)行再生（又稱還原），本系統(tǒng)采用手動(dòng)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(tuán)，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽(yáng)離子進(jìn)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(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，其結(jié)構(gòu)式可簡(jiǎn)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(tuán)。它們?cè)谒心苌蒓H-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(guò)的離子交換樹脂一般用適當(dāng)濃度的無(wú)機(jī)酸或堿進(jìn)行洗滌，可恢復(fù)到原狀態(tài)而重復(fù)使用，這一過(guò)程稱為再生。陽(yáng)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(jìn)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、分離和提純抗生素等

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