水处理课堂讲学二：离子交换树脂的特性及应用

Posted 2023-01-12 树脂

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那么，水的预处理之后，怎样进行离子交换软化水处理呢？
王经理表示，使用离子交换技术，定然少不了离子交换树脂。

北京康洁之晨水处理技术有限公司总经理王世杰先生讲课
那么，什么是离子交换树脂？
离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基因）名称、基本名称组成。孔隙结构分凝胶型和大孔型两种，凡具有物理孔结构的称大孔型树脂，在全名称前加“大孔”。

孔隙结构分凝胶型和大孔型两种
离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。

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树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别：
首先区分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类。
而树脂粒度对水处理有较大影响：粒度大：交换速度慢，交换容量小。粒度小：树脂的交换能力大，但运行阻力较大。
粒度相差较大，小颗粒树脂会塞堵大颗粒树脂间的空隙，造成水流不匀而且还会影响树脂的反洗。流速过小不能松动树脂层，流速过大小颗粒树脂会被冲走流失。一般树脂的粒径为0.3～1.2mm。
离子交换原理
离子交换步骤一般分为5步：
1.边界水膜内的扩散：Na+向树脂表面迁移，并通过树脂表面的边界水膜达到树脂表面。
2.交联网孔内的扩散：Na+在交联网内迁移到交换点
3.离子交换：Na+离子与H+交换
4.交联网孔内的扩散：被交换下来的H+在树脂孔道内的扩散
5.边界水膜内的扩散：被交换下来的H+通过树脂表面的边界水膜层进入水溶液中。
其中，第1、5称为液膜扩散，2、4称为孔道扩散，3为交换反应。

离子交换原理
水中离子浓度对交换的影响:
当水中离子浓度大于0.1mol/l以上时，离子在水膜中的扩散速度很快，整个交换速度受孔道扩散控制，相当于树脂的再生情况。

离子交换再生
当水中离子浓度小于0.003mol/l时，则离子在水膜中的扩散速度很慢，此时整个离子交换速度受液膜扩散控制。这相当于树脂的运行情况。
离子交换的工作过程：
离子交换过程中，树脂层内会形成三个区域：即失效层、工作层和保护层。
而在交换过程中，树脂层发生的变化又分为三个阶段：①、工作层的形成阶段；②、工作层的移动阶段，工作层厚约100-200mm；③、工作层的消失阶段。