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+ 和 Na+）。阴离子 IX 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，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% 至 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 -) 的SBA 树脂。这些树脂可以是一次性的和/或可再生的。

砷

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。