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离子交换树脂有什么作用?

日期:2019-08-16 来源:漂莱特网

多年来,离子交换树脂技术已被广泛用作实用和有效的水处理形式。离子交换树脂通常与水软化一起使用,这是其最常见的应用。然而,离子交换树脂树脂具有许多其他应用。水污染是全球的一个重要问题,并且已经针对诸如消毒副产品,砷,硝酸盐,高氯酸盐和铀等污染物引入了新的饮用水质量法规。专业的离子交换树脂可以应对这些挑战,发生很好的作用。

离子交换树脂工艺通过固相(树脂珠)和液相(水)之间的可逆离子交换从水中去除可溶性离子化污染物,例如硬度和碱度。离子交换树脂的两个主要类别是阳离子和阴离子。阳离子交换树脂包括强/弱阳离子,(H +和Na +)。阴离子交换树脂包括强/弱阴离子,例如OH-和Cl-。这些类型一起或单独作用可从水中除去许多离子污染物。两种类型都不能去除苯等非离子污染物。

阳离子交换树脂
带正电的阳离子树脂除去带正电荷的离子水污染物。这类树脂包括强酸/强阳离子交换和弱酸/弱阳离子交换树脂。
硬度去除
SAC树脂对水软化有效,可去除硬度离子。它已在住宅,商业和工业应用中使用了100多年。像微小的磁铁一样,强酸阳离子交换树脂珠通过交换钠离子来去除形成钙的钙(Ca 2+)和镁(Mg 2+)离子。硬度水平降低,钠含量增加。
所有树脂都具有有限的交换容量。树脂珠上的各个交换位置最终会变满并且不能进一步交换硬度,因此必须对树脂进行再充电。由于强酸阳离子交换树脂珠粒对钙/镁离子的亲和力高于钠离子,因此使用浓缩的氯化钠盐水溶液(通常为8%至12%)迫使聚集的硬度离子离开树脂珠粒。
软化和脱碱
弱酸阳离子交换树脂可同时去除硬度和碱度。它还提供一定程度的总溶解固体(TDS)去除。通常,弱酸阳离子交换树脂除去约80%的临时硬度(与溶解的碳酸氢盐矿物相关的硬度)。对于每个去除的硬度颗粒,TDS减少约百万分之17.1(ppm)。由于弱酸阳离子交换树脂交换氢离子的硬度和碱度离子,因此处理过的水将呈酸性(或较低的pH)。TDS降低和pH降低的程度在很大程度上取决于进入的硬度水平。
钡和镭的去除
钡和镭是两种二价阳离子,可以通过标准强酸阳离子交换树脂去除。然而,当再生树脂时,由于其较大原子质量的缓慢扩散深入树脂基质中,效率降低。具有增强钡和镭还原性能的特殊类型的强酸阳离子交换树脂是商业上可获得的并且由美国国家科学基金会(NSF)测试/认证。

阴离子交换树脂
带负电荷的阴离子树脂去除水中带负电荷的离子污染物。这类树脂包括强碱/强阴离子交换树脂和弱碱/弱阴离子交换树脂。这些阴离子树脂可用于去除本节中描述的污染物。
NO 3 -
SBA树脂可以去除硝酸盐(NO 3 - )。如果水中硫酸盐与NO 3 - 的浓度比例很高,则树脂必须提前再生,以避免硫酸根阴离子充当再生剂并排出NO 3 - 。在硫酸盐浓度升高的情况下,也可以使用选择性强碱阴离子交换树脂。
ClO 4 -
存在选择性除去高氯酸盐(ClO 4 - )的强碱阴离子交换树脂。这些树脂可以是一次性的和/或可再生的。

在水中,砷与砷酸盐,As(V)和亚砷酸盐,As(III)有关。只能使用强碱阴离子交换树脂除去带负电荷的砷酸盐(HAsO 4 2-)阴离子。亚砷酸盐(H 3 AsO 3)在水溶液中通常是中性的。因此,需要预氧化以将As(III)转化为As(V)阴离子。一旦完成氧化,必须在接触强碱阴离子交换树脂之前除去残留物。
TOC
总有机碳(TOC)或天然存在的有机物质可以通过二次氯消毒来氧化并产生DBP,例如THM和HAAs。这些DBP是可疑的致癌物质,并由饮用水中的EPA监管。市政处理厂有时会去除TOC以限制DBPs的形成。TOC通常带负电并使用强碱阴离子交换树脂除去。

强碱阴离子交换树脂可用于除去铀,铀通常以阴离子铀酰碳酸酯/硫酸盐络合物存在。
脱盐/去离子
单独或混合在一起使用的强酸阳离子交换树脂和强碱阴离子交换树脂可用于减少水中的矿物质和TDS。水中的矿物质与来自树脂珠粒的氢阳离子(H +)和氢氧根阴离子(OH -)交换,形成高纯度水(H 2 O)。
消毒
强碱阴离子交换树脂用于离子结合卤素作为抗微生物消毒剂,并且可商购获得用于不同的处理应用。

应用总结
多种阳离子和阴离子交换树脂可用于从水中去除许多溶解的离子污染物。所有离子交换树脂的共同特征是能够在水中交换特定目标离子与在再生过程中“加载”到树脂珠粒上的其他可能更理想的离子。离子交换树脂更广泛地用于脱矿质/去离子化,脱碱和消毒。