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離子交換樹脂軟化工作原理



自然水體的無機鹽以多種陰陽離子形式存在,陽離子主要包括Ca2+、Mg2+、Na+、K+,陰離子主要包括CO23-、HCO-3、SO24-、C1-、NO-3


當系統給水被濃縮時,CaCO3、CaSO4、MgSO4等難溶鹽首先飽和析出。軟化工藝是用離子交換樹脂中的鈉置換出原水中構成難溶鹽的Ca2+、Mg2+,以防止難溶鹽的飽和析出。


水處理用離子交換樹脂是由空間網狀結構母體與附屬在母體上的活性功能團構成的不溶性高分子化合物。帶有酸性功能團的交換樹脂稱為陽離子交換樹脂。當活性功能團的可交換離子為Na+時,樹脂稱為鈉型陽離子交換樹脂。交換樹脂的置換反應遵循下述兩項原則。


① 各離子濃度相等的低含鹽量水體中,陽離子交換樹脂交換陽離子的選擇性次序為:

 Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+


② 水體中各離子濃度不相等時,高濃度離子將被優先交換。

由于一般系統原水中Ca2+、Mg2+濃度遠大于Fe3+、A13+濃度,Ca2+、Mg2+等硬度離子將優先進行交換反應,故該離子交換工藝稱為軟化工藝。用鈉離子交換樹脂進行軟化處理的過程是使原水徑流通過鈉型陽離子交換樹脂,讓水中高濃度的Ca2+、Mg2+與樹脂中高濃度的Na+相交換,從而減少水中的Ca2+、Mg2+濃度,實現水體的軟化。


如以R表征樹脂母體即樹脂的網狀結構,以RNa表征樹脂中活性功能團的可交換離子Na與鈉型樹脂,則表征了離子交換的互逆反應過程。交換過程中,因樹脂中的Na+濃度高,反應向右側轉移。鈉離子交換樹脂對Ca2+、Mg2+交換飽和后,為恢復交換功能需要進行處理。過程中鹽液中的Na+濃度高,反應向左側轉移。


樹脂的置換反應以mo1為單位,鈣、鎂、鈉的毫克當量分別為20.0、12.1、23.0,鈣、鎂與鈉的等毫克當量交換即軟化過程中,水體總含鹽量將略有上升。

離子交換樹脂

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