離子交換水處理

離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)處(chu)理是(shi)指采用(yong)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)，使交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)中和水(shui)(shui)溶液中可(ke)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)產(chan)生(sheng)符(fu)合等物質(zhi)的(de)(de)(de)量(liang)規則的(de)(de)(de)可(ke)逆(ni)性(xing)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)，導(dao)致水(shui)(shui)質(zhi)改善而(er)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)結構并不(bu)發生(sheng)實質(zhi)性(xing)(化學(xue)的(de)(de)(de))變化的(de)(de)(de)水(shui)(shui)處(chu)理方(fang)(fang)式。在這種(zhong)水(shui)(shui)處(chu)理方(fang)(fang)式中，只(zhi)(zhi)有(you)陽(yang)(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)參與(yu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)反應(ying)的(de)(de)(de)，稱陽(yang)(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)處(chu)理;只(zhi)(zhi)有(you)陰離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)參與(yu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)反應(ying)的(de)(de)(de)，稱陰離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)處(chu)理;既(ji)有(you)陽(yang)(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)又有(you)陰離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)參與(yu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)反應(ying)的(de)(de)(de)，稱陽(yang)(yang)(yang)(yang)、陰離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)處(chu)理。由于原水(shui)(shui)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)質(zhi)千(qian)差萬別，而(er)對出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)的(de)(de)(de)要求又多種(zhong)多樣，所以有(you)許多種(zhong)類型的(de)(de)(de)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)及某組合的(de)(de)(de)水(shui)(shui)處(chu)理方(fang)(fang)法，采用(yong)這些水(shui)(shui)處(chu)理方(fang)(fang)法而(er)使原水(shui)(shui)軟化、除(chu)堿和除(chu)鹽(yan)。離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)中參與(yu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)反應(ying)的(de)(de)(de)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)是(shi)鈉(na)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)Na+時，此方(fang)(fang)法稱為鈉(na)(Na)型離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)法，此交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)稱為鈉(na)(Na)型陽(yang)(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)，相(xiang)類似的(de)(de)(de)，有(you)氫(H)型離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)法及氫(H)型陽(yang)(yang)(yang)(yang)離(li)(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)等。

鈉(na)(na)型(xing)(xing)離(li)子交(jiao)換法(fa)是工業(ye)鍋爐給水最通用的(de)一種水處理方法(fa)。當原水經過鈉(na)(na)型(xing)(xing)離(li)子交(jiao)換劑時，水中的(de)Ca2+、Mg2+等陽離(li)子與交(jiao)換劑中的(de)Na+進(jin)行(xing)交(jiao)換，降低了水的(de)硬度，使水質得到軟化，故這種方法(fa)又稱為鈉(na)(na)離(li)子交(jiao)換軟化法(fa)。

(1)再生過程

在鈉(na)離子(zi)交換(huan)(huan)過(guo)程中，當軟水出現(xian)了硬度，且殘留硬度超過(guo)水質標準(zhun)規定時，則認為鈉(na)離子(zi)交換(huan)(huan)劑已(yi)經失(shi)效(xiao)。為了恢(hui)(hui)復(fu)其(qi)交換(huan)(huan)能(neng)力，就需要(yao)對交換(huan)(huan)劑進行(xing)再生(或還原)。再生過(guo)程是使(shi)含有大(da)量鈉(na)離子(zi)的氯化鈉(na)(NaCl)溶(rong)液通過(guo)失(shi)效(xiao)的交換(huan)(huan)劑層恢(hui)(hui)復(fu)其(qi)交換(huan)(huan)能(neng)力的過(guo)程。

此時，鈉離(li)子(zi)又被(bei)離(li)子(zi)交(jiao)(jiao)換劑所(suo)吸著，而(er)交(jiao)(jiao)換劑中的鈣、鎂離(li)子(zi)被(bei)置換到溶(rong)液中去。鈉型(xing)離(li)子(zi)交(jiao)(jiao)換劑的再生過程可用如下反應(ying)式表(biao)示：

CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2

MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2

生(sheng)(sheng)產(chan)中(zhong)(zhong)多采用(yong)(yong)食(shi)鹽(yan)(NaCl)溶液(ye)(ye)作為再(zai)生(sheng)(sheng)劑。因為食(shi)鹽(yan)比較容(rong)易(yi)得到，而且再(zai)生(sheng)(sheng)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)所形成(cheng)的產(chan)物(CaCl2、MgCl2)是可溶性鹽(yan)類，很容(rong)易(yi)隨(sui)再(zai)生(sheng)(sheng)液(ye)(ye)排出去。再(zai)生(sheng)(sheng)用(yong)(yong)食(shi)鹽(yan)，大(da)都采用(yong)(yong)工業用(yong)(yong)鹽(yan)，其中(zhong)(zhong)雜質含量不宜過(guo)多，食(shi)鹽(yan)溶液(ye)(ye)需澄清(qing)過(guo)濾后使用(yong)(yong)。通常認為，10%食(shi)鹽(yan)溶液(ye)(ye)的硬度(du)不應超(chao)過(guo)40mmol/L，懸浮物不應大(da)于2%。離子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)劑再(zai)生(sheng)(sheng)時(shi)，一(yi)般要用(yong)(yong)經過(guo)澄清(qing)的8～10%的鹽(yan)溶液(ye)(ye)。總的再(zai)生(sheng)(sheng)接觸(chu)時(shi)間隨(sui)離子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)樹脂交(jiao)(jiao)聯度(du)的不同而變化，對于一(yi)般交(jiao)(jiao)聯度(du)7%左右的強(qiang)酸性苯乙烯(xi)系陽離子(zi)交(jiao)(jiao)換(huan)樹脂，再(zai)生(sheng)(sheng)劑和樹脂總的接觸(chu)時(shi)間最低應保證45min 以上。

(2)交換過程

碳酸鹽硬度(暫硬)軟(ruan)化(hua)過程：

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

也可以用綜合上述反應(ying)式的離子式表(biao)示：

Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+

Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+