第一節 離子交換劑

１、 定義

離子交換樹脂是一類帶有功能基的網狀結構的高分子化合物：

● 不溶性的三維空間網狀骨架

● 連接在骨架上的功能基團

● 功能集團上帶有相反電荷的可交換離子

２、 分類

● 按母體材質分為：無機和有機

● 按結構特征分為：大孔、等孔、凝膠型

● 按化學活性基團性質（交換基或官能團）：陽離子交換樹脂（弱酸性、強酸性）、陰離子交換樹脂（弱堿性、強堿性）。

實際使用上，常將這些樹脂轉變為其他離子形式運行，以適應各種需要。例如常將強酸性陽離子樹脂與氯化鈉作用，轉變成鈉型樹脂再使用。工作時，鈉型樹脂放出鈉離子，與溶液中的鈣離子、鎂離子等陽離子交換吸附，除去這些離子。反應式沒有放出氫離子，可避免容易PH下降和由此產生的副作用，如設備腐蝕。

● 按基體種類分為：苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。

３、 理化性質

離子交換樹脂不溶于水和一般溶劑。它們具有較高的機械強度，化學性質穩定，在正常情況下有較長的使用壽命。大多數制成顆粒狀，也有一些制成纖維狀或粉狀。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3~1.2mm以內，大部分在0.4~0.6mm之間。

４、 化學性能

● 再生：離子交換反應的可逆性交換的逆反應。 

● 酸堿性：樹脂在水中電離出H⁺和OH^-，表現出酸堿性。樹脂的酸堿性受Ph值影響。

● 選擇性：樹脂對水中某種離子能優先交換的性能稱為選擇性，選擇性大小用選擇性系數來表征。交換順序：優先高化合價的，其次原子序數大的

● 強酸性陽離子交換樹脂：

Fe²⁺＞Al³⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺>H⁺

● 弱酸性陽離子交換樹脂:

H⁺> Fe²⁺> Al³⁺> Ca²⁺> Mg²⁺>K⁺>Na⁺

● 強堿性陰離子交換樹脂：

SO₄^2->NO₃^->Cl^->OH^->F^->HCO₃^->HSIO₃^-

● 弱酸性陰離子交換樹脂：

OH^-> SO₄^2->NO₃^->Cl^->OH^->F^->HCO₃^->HSIO₃^-

● 交換容量：表示樹脂的交換能力。通常用E_V（mmol/ml濕樹脂）表示，也可用E_W（mmol/g干樹脂）表示。

第二節 原理

利用離子交換樹脂作為吸附劑，將溶液中的待分離組分，依據其電荷差異，依靠庫侖力吸附在樹脂上，然后利用合適的洗脫劑將吸附質從樹脂上洗脫下來，達到分離的目的。

● 陽離子交換劑：對陽離子具有交換能力，活性基團為酸性（帶負電）。

● 陰離子交換劑：對陰離子具有交換能力，活性基團為堿性（帶正電）

 

第三節 實際應用

在實際應用中根據原水水質、出水要求、生產能力等來確定合適的離子交換工藝。

１、 原水水質

 

２、 出水水質

● 軟化---強酸性陽樹脂或與弱酸性陽樹脂組合。

● 除鹽—一定選用強型樹脂，或與弱型樹脂組合。

３、 水處理設備類型

● 移動床、流動床---耐磨、強度高的樹脂

● 混床---選用濕真密度相差大的樹脂

４、 應用范圍

● 化工行業工藝用水：化工產品制造用水、化妝品用水、化工循環水等。

● 電子工業用超純水：集成思路、顯示管、硅晶片等電子元器件沖洗水。

● 食品工業用水：飲用純凈水、飲料、啤酒等。

● 電力行業鍋爐補給水：火力發電廠鍋爐等。

● 生活飲用水：住宅小區分質供水、軟水機等。