離子交(jiao)換水處理

離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)水(shui)處(chu)理(li)(li)是指采(cai)用離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)，使交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)中(zhong)和水(shui)溶液中(zhong)可(ke)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)產生(sheng)符合等物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)量規則(ze)的(de)(de)(de)(de)可(ke)逆性(xing)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)，導(dao)致水(shui)質(zhi)改善而(er)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)結(jie)構并不發生(sheng)實質(zhi)性(xing)(化(hua)學(xue)的(de)(de)(de)(de))變化(hua)的(de)(de)(de)(de)水(shui)處(chu)理(li)(li)方(fang)式。在這(zhe)種(zhong)水(shui)處(chu)理(li)(li)方(fang)式中(zhong)，只有陽(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)參與交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)，稱陽(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)水(shui)處(chu)理(li)(li);只有陰離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)參與交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)，稱陰離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)水(shui)處(chu)理(li)(li);既有陽(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)又有陰離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)參與交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)，稱陽(yang)(yang)(yang)、陰離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)水(shui)處(chu)理(li)(li)。由于(yu)原水(shui)的(de)(de)(de)(de)水(shui)質(zhi)千差萬別，而(er)對出水(shui)水(shui)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)要(yao)求又多種(zhong)多樣，所以有許多種(zhong)類型(xing)的(de)(de)(de)(de)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)及(ji)某(mou)組合的(de)(de)(de)(de)水(shui)處(chu)理(li)(li)方(fang)法，采(cai)用這(zhe)些水(shui)處(chu)理(li)(li)方(fang)法而(er)使原水(shui)軟化(hua)、除堿和除鹽。離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)中(zhong)參與交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)是鈉離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)Na+時，此方(fang)法稱為鈉(Na)型(xing)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)法，此交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)稱為鈉(Na)型(xing)陽(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)，相類似的(de)(de)(de)(de)，有氫(H)型(xing)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)法及(ji)氫(H)型(xing)陽(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)等。

鈉型離(li)子交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)法(fa)(fa)(fa)是(shi)工業(ye)鍋爐(lu)給水最通用的一種水處理方法(fa)(fa)(fa)。當原水經(jing)過鈉型離(li)子交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)劑時，水中的Ca2+、Mg2+等陽離(li)子與(yu)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)劑中的Na+進行(xing)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)，降低(di)了水的硬度，使水質(zhi)得到軟(ruan)化，故這種方法(fa)(fa)(fa)又稱為鈉離(li)子交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)軟(ruan)化法(fa)(fa)(fa)。

(1)再生過程

在鈉離子交(jiao)換(huan)(huan)過(guo)程中(zhong)，當軟水出現(xian)了硬度，且殘(can)留硬度超過(guo)水質標準規定時，則認為鈉離子交(jiao)換(huan)(huan)劑已(yi)經失效(xiao)。為了恢復其交(jiao)換(huan)(huan)能力，就需要對交(jiao)換(huan)(huan)劑進行(xing)再生(或還原)。再生過(guo)程是使含有大量鈉離子的(de)氯(lv)化鈉(NaCl)溶液通(tong)過(guo)失效(xiao)的(de)交(jiao)換(huan)(huan)劑層(ceng)恢復其交(jiao)換(huan)(huan)能力的(de)過(guo)程。

此時，鈉離(li)子(zi)又(you)被(bei)離(li)子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)劑所(suo)吸著，而(er)交(jiao)(jiao)換(huan)劑中的鈣(gai)、鎂離(li)子(zi)被(bei)置換(huan)到溶(rong)液(ye)中去。鈉型離(li)子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)劑的再生過程可用如(ru)下反應式表示：

CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2

MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2

生(sheng)產中(zhong)多采(cai)用(yong)食鹽(yan)(yan)(NaCl)溶液(ye)(ye)作為再生(sheng)劑(ji)。因(yin)為食鹽(yan)(yan)比較容(rong)易(yi)得到，而(er)(er)且再生(sheng)過(guo)(guo)程中(zhong)所(suo)形成(cheng)的(de)產物(CaCl2、MgCl2)是可溶性鹽(yan)(yan)類，很容(rong)易(yi)隨再生(sheng)液(ye)(ye)排出去。再生(sheng)用(yong)食鹽(yan)(yan)，大(da)(da)都(dou)采(cai)用(yong)工(gong)業用(yong)鹽(yan)(yan)，其中(zhong)雜質含量(liang)不(bu)宜(yi)過(guo)(guo)多，食鹽(yan)(yan)溶液(ye)(ye)需澄清(qing)過(guo)(guo)濾后使用(yong)。通(tong)常認為，10%食鹽(yan)(yan)溶液(ye)(ye)的(de)硬(ying)度(du)不(bu)應(ying)超過(guo)(guo)40mmol/L，懸浮(fu)物不(bu)應(ying)大(da)(da)于2%。離(li)子交換(huan)劑(ji)再生(sheng)時，一(yi)(yi)般要用(yong)經(jing)過(guo)(guo)澄清(qing)的(de)8～10%的(de)鹽(yan)(yan)溶液(ye)(ye)。總的(de)再生(sheng)接觸(chu)時間隨離(li)子交換(huan)樹脂交聯(lian)度(du)的(de)不(bu)同而(er)(er)變化，對于一(yi)(yi)般交聯(lian)度(du)7%左右的(de)強酸性苯乙(yi)烯系陽離(li)子交換(huan)樹脂，再生(sheng)劑(ji)和樹脂總的(de)接觸(chu)時間最低應(ying)保證45min 以上(shang)。

(2)交換過程

碳酸鹽硬(ying)度(暫硬(ying))軟化過(guo)程：

Ca(HCO3)2 + 2NaR——CaR2 + 2NaHCO3

Mg(HCO3)2 + 2NaR——MgR2 + 2NaHCO3

非碳酸鹽硬度(永硬)軟化過程：

CaSO4 + 2NaR——CaR2 + Na2SO4

CaCl2 + 2NaR——CaR2 + 2NaCl

MgSO4 + 2NaR——MgR2 + Na2SO4

MgCl2 + 2NaR——MgR2 + 2NaCl

也可以用綜(zong)合上述(shu)反應(ying)式的(de)離(li)子(zi)式表示(shi)：

Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+

Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+