離子交換水處理

離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)是(shi)(shi)指(zhi)采用(yong)離(li)(li)子(zi)(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(zhong)和水(shui)(shui)(shui)溶液中(zhong)可(ke)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)產生符合等(deng)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)量規則的(de)(de)(de)可(ke)逆性(xing)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)，導致水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)改善(shan)而(er)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)結(jie)構并不發生實質(zhi)(zhi)(zhi)性(xing)(化學(xue)的(de)(de)(de))變化的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)方式(shi)。在這種(zhong)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)方式(shi)中(zhong)，只(zhi)有(you)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)參(can)與(yu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)反應(ying)的(de)(de)(de)，稱(cheng)(cheng)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li);只(zhi)有(you)陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)參(can)與(yu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)反應(ying)的(de)(de)(de)，稱(cheng)(cheng)陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li);既有(you)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)又有(you)陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)參(can)與(yu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)反應(ying)的(de)(de)(de)，稱(cheng)(cheng)陽(yang)、陰離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。由于原水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)千差(cha)萬(wan)別(bie)，而(er)對出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)要求(qiu)又多(duo)種(zhong)多(duo)樣，所以(yi)有(you)許多(duo)種(zhong)類型(xing)(xing)的(de)(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)及(ji)某組合的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)方法(fa)(fa)(fa)，采用(yong)這些水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)方法(fa)(fa)(fa)而(er)使原水(shui)(shui)(shui)軟化、除堿和除鹽。離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)中(zhong)參(can)與(yu)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)反應(ying)的(de)(de)(de)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)是(shi)(shi)鈉(na)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)Na+時，此(ci)方法(fa)(fa)(fa)稱(cheng)(cheng)為鈉(na)(Na)型(xing)(xing)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)法(fa)(fa)(fa)，此(ci)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)稱(cheng)(cheng)為鈉(na)(Na)型(xing)(xing)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)，相類似的(de)(de)(de)，有(you)氫(qing)(H)型(xing)(xing)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)法(fa)(fa)(fa)及(ji)氫(qing)(H)型(xing)(xing)陽(yang)離(li)(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)劑(ji)(ji)(ji)等(deng)。

鈉(na)型離子(zi)交換(huan)法是工業鍋(guo)爐給(gei)水(shui)(shui)最通(tong)用的(de)一種(zhong)水(shui)(shui)處理(li)方法。當原水(shui)(shui)經過(guo)鈉(na)型離子(zi)交換(huan)劑(ji)時，水(shui)(shui)中(zhong)的(de)Ca2+、Mg2+等(deng)陽離子(zi)與交換(huan)劑(ji)中(zhong)的(de)Na+進行交換(huan)，降低了水(shui)(shui)的(de)硬度，使水(shui)(shui)質(zhi)得到軟(ruan)化(hua)，故(gu)這種(zhong)方法又稱為鈉(na)離子(zi)交換(huan)軟(ruan)化(hua)法。

(1)再生過程

在鈉離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)過(guo)(guo)程中，當(dang)軟水出現了硬度(du)，且殘(can)留硬度(du)超(chao)過(guo)(guo)水質標準(zhun)規定(ding)時，則認為鈉離(li)(li)子(zi)交(jiao)換(huan)(huan)劑已經(jing)失(shi)效。為了恢復其交(jiao)換(huan)(huan)能(neng)力，就需要對(dui)交(jiao)換(huan)(huan)劑進行再生(sheng)(或還原)。再生(sheng)過(guo)(guo)程是使含有大量(liang)鈉離(li)(li)子(zi)的氯(lv)化鈉(NaCl)溶液通過(guo)(guo)失(shi)效的交(jiao)換(huan)(huan)劑層(ceng)恢復其交(jiao)換(huan)(huan)能(neng)力的過(guo)(guo)程。

此時，鈉(na)離(li)子(zi)又被(bei)(bei)離(li)子(zi)交(jiao)(jiao)換劑(ji)所(suo)吸著，而交(jiao)(jiao)換劑(ji)中的鈣、鎂離(li)子(zi)被(bei)(bei)置換到溶(rong)液(ye)中去(qu)。鈉(na)型離(li)子(zi)交(jiao)(jiao)換劑(ji)的再生過(guo)程可(ke)用如下反應式(shi)表示：

CaR2 + 2NaCl——2NaR + CaCl2

MgR2 + 2NaCl——2NaR + MgCl2

生(sheng)產(chan)中多采用食鹽(yan)(NaCl)溶(rong)液(ye)作為再(zai)(zai)生(sheng)劑。因為食鹽(yan)比較(jiao)容(rong)易得(de)到，而且再(zai)(zai)生(sheng)過(guo)程中所形成(cheng)的(de)產(chan)物(CaCl2、MgCl2)是可溶(rong)性(xing)鹽(yan)類，很容(rong)易隨(sui)再(zai)(zai)生(sheng)液(ye)排出(chu)去。再(zai)(zai)生(sheng)用食鹽(yan)，大都采用工業用鹽(yan)，其(qi)中雜質含量(liang)不(bu)宜(yi)過(guo)多，食鹽(yan)溶(rong)液(ye)需澄(cheng)清過(guo)濾(lv)后使用。通(tong)常認為，10%食鹽(yan)溶(rong)液(ye)的(de)硬度不(bu)應超(chao)過(guo)40mmol/L，懸(xuan)浮物不(bu)應大于2%。離子(zi)交(jiao)換劑再(zai)(zai)生(sheng)時，一般(ban)要(yao)用經過(guo)澄(cheng)清的(de)8～10%的(de)鹽(yan)溶(rong)液(ye)。總的(de)再(zai)(zai)生(sheng)接觸時間隨(sui)離子(zi)交(jiao)換樹脂交(jiao)聯(lian)(lian)度的(de)不(bu)同(tong)而變(bian)化，對于一般(ban)交(jiao)聯(lian)(lian)度7%左右(you)的(de)強酸性(xing)苯乙烯系陽離子(zi)交(jiao)換樹脂，再(zai)(zai)生(sheng)劑和樹脂總的(de)接觸時間最低應保證(zheng)45min 以上。

(2)交換過程

碳酸鹽硬度(暫(zan)硬)軟化過程：

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(he)上述反應式的離子式表示：

Ca2+ + 2NaR——CaR2 + 2Na+

Mg2+ + 2NaR——MgR2 + 2Na+