離子交換原理

離子交換是指水通過離子交換柱時(shí)水中的陽(yáng)離子和陰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。陰、陽(yáng)混柱的不同組合可使水質(zhì)達(dá)到更高的要求，是目前成熟的常規(guī)制取純水、超純水裝置。離子交換器可分爲(wèi)陽(yáng)離子交換器（軟化器）、陰離子交換器和混全離子交換器。

流程1：預(yù)處理+反滲透主機(jī)+混床

流程2：預(yù)處理+反滲透主機(jī)+EDI

流程3：預(yù)處理+二級(jí)反滲透+混床&EDI

流程4：陽(yáng)離子+陰離子+混床

　A、離子交換樹脂的工作原理

采用離子交換方法，可以把水中呈離子態(tài)的陽(yáng)、陰離子去除，以氯化鈉（NaCl）代表水中無機(jī)鹽類，水質(zhì)除鹽的基本反應(yīng)可以用下列方程式表達(dá)：
　　1、陽(yáng)離子交換樹脂：R—H+Na+ R—Na+H+
　　2、陰離子交換樹脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-
　　陽(yáng)、陰離子交換樹脂總的反應(yīng)式即可寫成：
　　RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O
　　由此可看出，水中的NaCl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應(yīng)生成物只有H2O，故達(dá)到了去除水中鹽的作用。

B、離子交換樹脂的預(yù)處理

陽(yáng)離子交換樹脂的預(yù)處理
　　先用清水對(duì)樹脂進(jìn)行沖洗，然后用4~5%的HCl和NaOH在交換柱中依次交替浸泡2~4小時(shí)，在酸堿之間用大量清水淋洗至出水接近中性，如此重復(fù)2~3次，每次酸堿用量為樹脂體積的2倍。zui后一次處理應(yīng)用4~5%的HCl溶液進(jìn)行，放盡酸液，用清水淋洗至中性即可待用。
陰離子交換樹脂的預(yù)處理
　　先用清水對(duì)樹脂進(jìn)行沖洗，然后用4 ~5%的NaOH和HCl在交換柱中依次交替浸泡2 ~4小時(shí)，在堿酸之間用大量清水淋洗至出水接近中性，如此重復(fù)2~3次，每次酸堿用量為樹脂體積的2倍。zui后一次處理應(yīng)用4~5%的NaOH溶液進(jìn)行，用放盡堿液，用清水淋洗至中性即可待用。

C、 離子交換樹脂再生工藝

離子交換樹脂在使用一段時(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，使之恢復(fù)原來的組成和性能。目前，國(guó)內(nèi)樹脂的再生常用化學(xué)藥劑酸堿法使失效的樹脂恢復(fù)交換能力，酸的使用通常采用HCl或H2SO4，調(diào)配濃度為3-5%左右；堿的使用一般采用NaOH，調(diào)配濃度為3-5%左右。
　　一、反洗分層：
　　反洗流速10米/時(shí)，反洗時(shí)間15分鐘，以沉降后陽(yáng)，陰樹脂層界面是否清晰判別分層效果。
　　二、進(jìn)再生液：
　　用20分鐘左右的時(shí)間泵完所需的再生液，浸泡2-3個(gè)小時(shí)后采用正洗的方法，陰樹脂沖洗至出水堿度PH=8-9左右，陽(yáng)樹脂沖洗至出水酸度PH=5-6左右。
　　三混合：
　　從底部進(jìn)入氮?dú)猓ㄒ部捎脡嚎s空氣，真空抽氣等）進(jìn)行混合，進(jìn)氣壓0.1~0.15MPa，進(jìn)氣量2.5~3.0米3/（米2·分），混合時(shí)間一般為5～10分種，以柱內(nèi)樹脂充分混合為終點(diǎn)。

D、離子交換樹脂超純水制備工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域

離子交換設(shè)備是傳統(tǒng)的去離子水設(shè)備，它的產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，造價(jià)相對(duì)較低。在以往的電廠鍋爐補(bǔ)給水都是采用陽(yáng)床+陰床+混床處理工藝。
　　近年來，隨著反滲透、EDI等工藝的發(fā)展，離子交換設(shè)備操作復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，浪費(fèi)酸堿，運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)更加突出，目前更多的應(yīng)用于反滲透的深度處理。
　　小型的離子交換設(shè)備常采用有機(jī)玻璃交換柱，有利于觀察樹脂運(yùn)行情況。如混合離子交換器再生分層是否充分，陽(yáng)離子是否“中毒”等，樹脂損耗情況等。
　　大型的離子交換設(shè)備則采用碳鋼內(nèi)襯環(huán)氧樹脂或襯膠，中間預(yù)留可視裝置，以便于離子再生時(shí)在線觀測(cè)再生液水位狀況。
1、工業(yè)超純水處理工藝，是目前工業(yè)用超純水的制備上應(yīng)用zui多的一種工藝之一。
2、食品工業(yè)離子交換樹脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)裝置上。
3、制藥工業(yè)離子交換樹脂對(duì)發(fā)展新一代的抗菌素及對(duì)原有抗菌素的質(zhì)量改良具有重要作用。鏈霉素的開發(fā)成功即是突出的例子。
4、合成化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)在有機(jī)合成中常用酸和堿作催化劑進(jìn)行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)。
5、電鍍廢液中的金屬離子，回收電影制片廢液里的有用物質(zhì)等。
6、濕法冶金及其他離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。