離子交換樹脂及其應用

2021-07-17 點擊量：

軟化一起使用，這是其最常見的應用。然而，IX 樹脂還有許多其他應用。水污染是全球的一個重要問題，并且已經針對消毒劑副產品、砷、硝酸鹽、高氯酸鹽和鈾等污染物引入了新的飲用水質量法規。專用 IX 樹脂可應對這些挑戰。

IX 工藝通過固相（樹脂珠）和液相（水）之間的可逆離子交換從水中去除可溶性離子污染物，例如硬度和堿度。IX 樹脂的兩大類是陽離子和陰離子。陽離子 IX 樹脂包括強/弱陽離子（H+ 和 Na+）。陰離子 IX 樹脂包括強/弱陰離子，例如 OH- 和 Cl-。這些類型一起或單獨作用，從水中去除許多離子污染物。這兩種類型都不能去除苯等非離子污染物。

陽離子樹脂

帶正電的陽離子樹脂可去除帶正電的離子水污染物。此類樹脂包括強酸/強陽離子 (SAC) 和弱酸/弱陽離子 (WAC) 樹脂。

硬度去除

SAC樹脂可有效軟化水，去除硬離子。它已在住宅、商業和工業應用中使用了 100 多年。與微型磁鐵一樣，SAC 樹脂珠粒通過將形成水垢的鈣 (Ca 2+ ) 和鎂 (Mg 2+ ) 離子交換為鈉離子來去除它們。硬度水平降低，鈉水平增加。

所有樹脂都具有有限的交換容量。樹脂珠上的個別交換點最終會變滿，無法進一步交換硬度，因此必須重新填充樹脂。由于 SAC 樹脂珠對鈣/鎂離子的親和力高于鈉離子，因此使用氯化鈉鹽水的濃縮溶液（通常為 8% 至 12%）迫使積累的硬度離子脫離樹脂珠。

軟化脫堿

弱酸性陽離子（WAC）樹脂可以同時去除硬度和堿度。它還提供一定程度的總溶解固體 (TDS) 去除效果。通常，WAC 樹脂會去除大約 80% 的臨時硬度（與溶解的碳酸氫鹽礦物相關的硬度）。每去除一個硬度顆粒，TDS 就會降低約 17.1 ppm。由于 WAC 樹脂將硬度和堿度離子交換為氫離子，因此處理后的水將呈酸性（或較低的 pH 值）。TDS 降低和 pH 值降低的程度在很大程度上取決于傳入的硬度水平。

鋇和鐳去除

鋇和鐳這兩種二價陽離子受美國環境保護署(EPA) 的國家初級飲用水標準監管，可以通過標準 SAC 樹脂去除。然而，當再生樹脂時，效率會降低，因為它們較大的原子質量緩慢擴散到樹脂基體深處。具有增強鋇和鐳還原性能的特殊類型的 SAC 樹脂可在市場上買到，并經過美國國家科學基金會(NSF) 的測試/認證。

陰離子樹脂

帶負電的陰離子樹脂可去除水中帶負電的離子污染物。此類樹脂包括強堿/強陰離子 (SBA) 和弱堿/弱陰離子 (WBA) 樹脂。這些陰離子樹脂可用于去除本節中描述的污染物。

沒有3 –

SBA樹脂可以去除硝酸鹽（NO 3 -）。如果水中硫酸鹽與NO 3 -的比例較高，樹脂必須盡早再生，以避免硫酸根陰離子作為再生劑排放NO 3 - 。在硫酸鹽濃度升高的情況下，也可以使用選擇性 SBA 樹脂。

氧化氯4 –

存在選擇性去除高氯酸鹽 (ClO 4 -) 的SBA 樹脂。這些樹脂可以是一次性的和/或可再生的。

砷

在水中，砷與砷酸鹽 As(V) 和亞砷酸鹽 As(III) 有關。使用 SBA 樹脂只能去除帶負電荷的砷酸鹽 (HAsO 4 2- ) 陰離子。亞砷酸鹽 (H 3 AsO 3 ) 在水溶液中通常是中性的。因此，需要預氧化將 As(III) 轉化為 As(V) 陰離子。一旦氧化完成，必須在接觸 SBA 樹脂之前去除殘留物。

結論

多種陽離子和陰離子 IX 樹脂可用于從水中去除許多溶解的離子污染物。所有 IX 樹脂的一個共同屬性是能夠將水中的特定目標離子與在再生過程中“加載”到樹脂珠上的其他可能更理想的離子進行交換。IX 樹脂更廣泛地用于脫礦/去離子、脫堿和消毒。