離子交換原理

離子交換是指水通過離子交換柱時水中的陽離子和陰離子與交換柱中的陽樹脂的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+二級反滲透+混床&EDI

流程4：陽離子+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、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、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

陽離子交換樹脂的預(yù)處理
　　先用清水對樹脂進(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，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，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，反洗時間15分鐘，以沉降后陽，陰樹脂層界面是否清晰判別分層效果。
　　二、進(jìn)再生液：
　　用20分鐘左右的時間泵完所需的再生液，浸泡2-3個小時后采用正洗的方法，陰樹脂沖洗至出水堿度PH=8-9左右，陽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，造價相對較低。在以往的電廠鍋爐補(bǔ)給水都是采用陽床+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，以便于離子再生時在線觀測再生液水位狀況。
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)離子交換樹脂對發(fā)展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質(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。