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离子交换树脂及其应用

2021-07-17 点击量:

软化一起使用,这是其最常见的应用。然而,IX 树脂还有许多其他应用。水污染是全球的一个重要问题,并且已经针对消毒剂副产品、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。专用 IX 树脂可应对这些挑战。

IX 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污染物,例如硬度和碱度。IX 树脂的两大类是阳离子和阴离子。阳离子 IX 树脂包括强/弱阳离子(H+ Na+)。阴离子 IX 树脂包括强/弱阴离子,例如 OH- Cl-。这些类型一起或单独作用,从水中去除许多离子污染物。这两种类型都不能去除苯等非离子污染物。

 

阳离子树脂

带正电的阳离子树脂可去除带正电的离子水污染物。此类树脂包括强酸/强阳离子 (SAC) 和弱酸/弱阳离子 (WAC) 树脂。

硬度去除

SAC树脂可有效软化水,去除硬离子。它已在住宅、商业和工业应用中使用了 100 多年。与微型磁铁一样,SAC 树脂珠粒通过将形成水垢的钙 (Ca 2+ ) 和镁 (Mg 2+ ) 离子交换为钠离子来去除它们。硬度水平降低,钠水平增加。

所有树脂都具有有限的交换容量。树脂珠上的个别交换点最终会变满,无法进一步交换硬度,因此必须重新填充树脂。由于 SAC 树脂珠对钙/镁离子的亲和力高于钠离子,因此使用氯化钠盐水的浓缩溶液(通常为 8% 12%)迫使积累的硬度离子脱离树脂珠。

软化脱碱

弱酸性阳离子(WAC)树脂可以同时去除硬度和碱度。它还提供一定程度的总溶解固体 (TDS) 去除效果。通常,WAC 树脂会去除大约 80% 的临时硬度(与溶解的碳酸氢盐矿物相关的硬度)。每去除一个硬度颗粒,TDS 就会降低约 17.1 ppm。由于 WAC 树脂将硬度和碱度离子交换为氢离子,因此处理后的水将呈酸性(或较低的 pH 值)。TDS 降低和 pH 值降低的程度在很大程度上取决于传入的硬度水平。

钡和镭去除

钡和镭这两种二价阳离子受美国环境保护署(EPA) 的国家初级饮用水标准监管,可以通过标准 SAC 树脂去除。然而,当再生树脂时,效率会降低,因为它们较大的原子质量缓慢扩散到树脂基体深处。具有增强钡和镭还原性能的特殊类型的 SAC 树脂可在市场上买到,并经过美国国家科学基金会(NSF) 的测试/认证。

阴离子树脂

带负电的阴离子树脂可去除水中带负电的离子污染物。此类树脂包括强碱/强阴离子 (SBA) 和弱碱/弱阴离子 (WBA) 树脂。这些阴离子树脂可用于去除本节中描述的污染物。

没有3

SBA树脂可以去除硝酸盐(NO 3 -)。如果水中硫酸盐与NO 3 -的比例较高,树脂必须尽早再生,以避免硫酸根阴离子作为再生剂排放NO 3 - 。在硫酸盐浓度升高的情况下,也可以使用选择性 SBA 树脂。

氧化氯4

存在选择性去除高氯酸盐 (ClO 4 -) SBA 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。使用 SBA 树脂只能去除带负电荷的砷酸盐 (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,需要预氧化将 As(III) 转化为 As(V) 阴离子。一旦氧化完成,必须在接触 SBA 树脂之前去除残留物。

结论

多种阳离子和阴离子 IX 树脂可用于从水中去除许多溶解的离子污染物。所有 IX 树脂的一个共同属性是能够将水中的特定目标离子与在再生过程中“加载”到树脂珠上的其他可能更理想的离子进行交换。IX 树脂更广泛地用于脱矿/去离子、脱碱和消毒。

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