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            益科普|离子交换树脂工艺技术介绍

            第一节 离子交换剂


            1、 定义

            离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物:

            ● 不溶性的三维空间网状骨架

            ● 连接在骨架上的功能基团

            ● 功能集团上带有相反电荷的可交换离子


            2、 分类

            ● 按母体材质分为:无机和有机

            ● 按结构特征分为:大孔、等孔、凝胶型

            ● 按化学活性基团性质(交换基或官能团):阳离子交换树脂(弱酸性、强酸性)、阴离子交换树脂(弱碱性、强碱性)。


            实际使用上,常将这些树脂转变为其他离子形式运行,以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与氯化钠作用,转变成钠型树脂再使用。工作时,钠型树脂放出钠离子,与溶液中的钙离子、镁离子等阳离子交换吸附,除去这些离子。反应式没有放出氢离子,可避免容易PH下降和由此产生的副作用,如设备腐蚀。


            ● 按基体种类分为:苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。


            3、 理化性质

            离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。它们具有较高的机械强度,化学性质稳定,在正常情况下有较长的使用寿命。大多数制成颗粒状,也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3~1.2mm以内,大部分在0.4~0.6mm之间。


            4、 化学性能

            ● 再生:离子交换反应的可逆性交换的逆反应。 

            ● 酸碱性:树脂在水中电离出H+OH-表现出酸碱性。树脂的酸碱性受Ph影响。

            ● 选择性:树脂对水中某种离子能优先交换的性能称为选择性,选择性大小用选择性系数来表征。交换顺序:优先高化合价的,其次原子序数大的

            ● 强酸性阳离子交换树脂:

            Fe2+Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+

            ● 弱酸性阳离子交换树脂:

            H+> Fe2+> Al3+> Ca2+> Mg2+>K+>Na+

            ● 强碱性阴离子交换树脂:

            SO42->NO3->Cl->OH->F->HCO3->HSIO3-

            ● 弱酸性阴离子交换树脂:

            OH-> SO42->NO3->Cl->OH->F->HCO3->HSIO3-

            ● 交换容量:表示树脂的交换能力。通常用EVmmol/ml湿树脂)表示,也可用EWmmol/g干树脂)表示。




            第二节 原理


            利用离子交换树脂作为吸附剂,将溶液中的待分离组分,依据其电荷差异,依靠库仑力吸附在树脂上,然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来,达到分离的目的。

            ● 阳离子交换剂:对阳离子具有交换能力,活性基团为酸性(带负电)。


            ● 阴离子交换剂:对阴离子具有交换能力,活性基团为碱性(带正电)



             

            第三节 实际应用


            在实际应用中根据原水水质、出水要求、生产能力等来确定合适的离子交换工艺。

            1、 原水水质

             

            2、 出水水质

            ● 软化---强酸性阳树脂或与弱酸性阳树脂组合。

            ● 除盐一定选用强型树脂,或与弱型树脂组合。


            3、 水处理设备类型

            ● 移动床、流动床---耐磨、强度高的树脂

            ● 混床---选用湿真密度相差大的树脂


            4、 应用范围

            ● 化工行业工艺用水:化工产品制造用水、化妆品用水、化工循环水等。

            ● 电子工业用超纯水:集成思路、显示管、硅晶片等电子元器件冲洗水。

            ● 食品工业用水:饮用纯净水、饮料、啤酒等。

            ● 电力行业锅炉补给水:火力发电厂锅炉等。

            ● 生活饮用水:住宅小区分质供水、软水机等。




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