饮用水深度处置技术—离子互换树脂

      离子互换法是水的软化和除盐处置最常使用的处置根基技术。拥有处置水平高、出水水质好、技术成熟、设备单一、治理方便、价值合适等特点，得到了宽泛的利用。在生涯饮用水的处置中，离子互换技术重要用于以高硬度地下水为水源水的生涯饮用水软化处置，也能够用于高含盐量水源水的生涯饮用水除盐处置。但不如反渗入法或电渗析法经济。

(1)离子互换法的根基道理

      ① 离子互换树脂 离子互换树脂拥有离子互换能力，水处置中所使用的离子互换剂有：离子互换树脂、磺化煤、钠沸石等，是目前所用的重要离子互换树脂。

离子互换树脂由树脂母体（骨架）和互换基团组成。离子互换树脂在天生过程中先选取凝胶法天生树脂母体幼球。树脂母体幼球为拥有空间网架多孔结构的高分子聚合物的幼球。例如苯乙烯系树脂幼球。树脂幼球上再引入分歧的互换基团，使其拥有互换职能，成为离子互换树脂。例如：苯乙烯系树脂幼球在浓硫酸中加热到100℃，以1％硫酸银为催化剂，把聚乙烯树脂苯环上的部门H⁺ 置换为磺酸基团（—RO₃H），就得到强酸性苯乙烯系阳离子互换树脂。在苯乙烯系树脂上参与季氨基，则得到强碱性苯乙烯系阴离子互换树脂。

水的软化处置重要使用强酸性阳离子互换树脂，水的除盐处置重要使用强酸性阳离子互换树脂和强碱性阴离子互换树脂。

      ② 离子互换软化的根基道理 离子互换软化除盐的根基道理是：用Na型强酸性阳离子互换树脂中的Na⁺ 互换去除水中的Ca²⁺、Mg²⁺ 硬度，鼓和的树脂再用5％～8％的食盐NaCI溶液再生。原水经过树脂的软化，水中的致硬离子Ca²⁺、Mg²⁺ 被全数去除，代替成非致硬的Na⁺ 离子，但是处置后水的含盐量（以mol为单元）没有降低。

      ③ 离子互换除盐的根基道理 吓酌H型强酸性阳离子互换树脂中的H⁺ 互换去除水中的所有金属阳离子（以符号M^m+代表），鼓和的树脂用3％～4％的盐酸HCI溶液再生。再用OH型强碱性阴离子互换树脂中的OHˉ互换去除水中的除OHˉ表的所有阴离子（以符号Nⁿˉ代表），鼓和的树脂用2％～4％的NaOH溶液再生。最后所产生的H⁺ 与OHˉ归并为水分子。原水经过离子互换除盐处置后，水中的各类离子都被去除掉了。

（2）离子互换再生

      ① 盐液再生系统盐液再生系统用于Na型阳离子互换器的再生，以盐（NaCI）作为再生剂。鼓和盐液浓度约为23％～26％，树脂再生液中NaCI的浓度节造5％～8％。

      ② 酸液再生系统阳离子互换树脂要作酸再生，能够用盐酸或硫酸。盐酸应稀释为3％～4％送入离子互换柱中。

用硫酸作再生剂时，因硫酸的浓度高（96％左右），用量少，并且由于碳钢耐浓硫酸，能够直接用碳钢容器存放，防腐问题幼。但对再生液的配置浓度必须严格节造，不然会在树脂中产生CaSO₄沉淀析出物。在现实出产中，多选取散布再生法，即吓酌低浓度高流速的硫酸再生液再生，而后逐步提高硫酸浓度，降低流速。再生液的浓度视原水中Ca²⁺ 的含量和所占水中阳离子的比例，推算或调试确定。

      ③ 碱液再生系统阴离子互换树脂的再生剂为烧碱，即氢氧化钠。

氢氧化钠产品有固体和液体两种，液体浓度为30％～40％，使用较为方便，其再生系统与设备盐酸再生系统一样。为了提高阴离子树脂的再生成效，再生时多对碱液加热使用（在喷射器后用蒸汽加热）。若选取固体烧碱（NaOH含量95％以上），则先将其溶化成30％～40%的碱液后再用。

（3）树脂的预处置

在离子互换树脂的工业产品中，常含有少量的有机低聚物及一些无机杂质。在使用初期会逐步溶诠开释，影响出水水质或产品质量。因而，新树脂在使用前必须进行预处置，具体步骤如下：

      ①树脂装入互换器后，用洁净水反洗树脂层，发展率为50%～70%直至出水洗濯、无气味、无细碎树脂为止。

      ② 用约2倍树脂体积的4%～5% HCI溶液，以2m/h的流速通过树脂层。全数通入后，浸泡4～8幼时，排去酸液，用洁净水冲刷至出水呈中性，冲刷流速为10%～20m/h。

      ③ 用约2倍树脂体积的2%～5% NaOH溶液，按上面进HCI溶液的步骤通入和浸泡，排去碱液，用洁净水冲刷至出水呈中性，冲刷流速同上。酸、碱溶液若能沉复进行2～3次，则成效更佳。

经预处置后的树脂，在第一次投入运行时应适当增长再生剂用量，以保障树脂获得充分的再生。

      ④ 持久停用而搁置在互换器内的树脂，为预防微生物（如藻类、细菌等）对树脂的不成逆传染，树脂在停用前须彻底反洗，以除去运行时积累的悬浮物质，并把稳定期冲刷和换水。