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⁺和OH^-，表现出酸碱性。树脂的酸碱性受Ph值影响。

● 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：

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

● 弱酸性阴离子交换树脂：

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

● 交换容量：表示树脂的交换能力。通常用E_V（mmol/ml湿树脂）表示，也可用E_W（mmol/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。