離子交換樹脂酸鹼再生的原理如下:
陽離子交換樹脂再生原理: 陽離子樹脂在使用過程中會吸收水中的鈣、鎂等陽離子,導致其交換能力下降。 為恢復樹脂的交換能力,需使用鹽酸溶液浸泡並沖洗樹脂層。 鹽酸中的氫離子會與樹脂上的鈣、鎂離子進行置換,將鈣、鎂離子從樹脂上釋放到溶液中。 置換完成後,通過排水將含有鈣、鎂離子的廢液排出,從而恢復樹脂的交換能力。
陰離子交換樹脂再生原理: 陰離子樹脂在使用過程中會吸收水中的酸根離子,同樣會導致其交換能力下降。 為恢復樹脂的交換能力,需使用氫氧化鈉溶液浸泡並沖洗樹脂層。 氫氧化鈉中的氫氧根離子會與樹脂上的酸根離子進行置換,將酸根離子從樹脂上釋放到溶液中。 置換完成後,通過排水將含有酸根離子的廢液排出,從而恢復樹脂的交換能力。
B. 離子交換法原理
離子交換法是利用離子交換樹脂過濾原水,實現水中的離子與固定在樹脂上的離子進行交換的過程。該方法主要應用於硬水軟化和去離子法。硬水軟化通常作為反滲透(RO)處理的前處理程序,將水中的鈣離子和鎂離子等硬度物質用鈉離子替換,從而達到軟化水質的目的。
離子交換樹脂通過氫離子與陽離子進行交換,氫氧根離子與陰離子進行交換。例如,磺酸根基團的苯乙烯和二乙烯苯製成的陽離子交換樹脂,能夠與接觸到的鈉離子、鈣離子、鋁離子等陽離子進行交換;而季銨鹽基團的苯乙烯製成的陰離子交換樹脂,則能夠與氯離子等陰離子進行交換。交換後的氫離子與氫氧根離子結合生成純水。
離子交換樹脂的交換過程可以在不同的離子交換床中進行,分別進行陰離子交換和陽離子交換。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混合在同一離子交換床中。在完成交換後,樹脂上的氫離子和氫氧根離子會被去除,需要進行再生。再生過程與純化過程相反,通過氫離子和氫氧根離子去除吸附在離子交換樹脂上的雜質。
綜上所述,離子交換法通過利用離子交換樹脂的特性,有效實現硬水軟化和去除水中的離子,進而達到提高水質的目的。其原理基於離子之間的交換和再生過程,能夠為水處理提供有效的解決方案。
C. 離子交換器工作原理
離子交換器的工作原理是基於離子的交換過程。在運行時,陽樹脂(H-R)與陽離子(M+)結合,形成(M-R)和氫離子(H+),而陰樹脂(OH-R)與陰離子(X-)結合,生成(X-R)和氫氧根離子(OH-)。這個過程的逆過程即為樹脂的再生。
在離子交換除鹽水處理中,常見的是一級復床系統,由陽床和陰床組成。單元制系統中,陽床和陰床會同時再生當其中任意一方失效;而在母管制系統中,陽床與陽床或陰床與陰床並聯運行,失效時只需再生對應失效的交換器。
檢測和控制離子交換器的失效主要依據侍鄭樹脂層的保護層穿透。陽離子交換器通過監測鈉離子(Na+)的泄漏來判斷失效,因為Na+的吸附能力最弱;陰離子交換器則通過監測硅離子(HSiO3-)的泄漏,HSiO3-的吸附能力最弱。其反應方程分別描述了這兩個過程。
控制點和方法上,母管制系統的優勢在於能更高雹喚效地使用樹脂和提高出水能力。以成都生物製品研究所的純水站為例,該系統採用了母管制結構,通過單元失效控制策略,實現了對系統失效的有效管理。
至於出水水質,一級復床處理後的水,其電導率在25℃時低於10μS/cm,硅含量低於100μg/L,這表明系統的除鹽效果顯著,能滿足大部分應用需求。
離子交換器鈉離子交換器、陰陽床、混合床等種類。鈉離子交換器是源談凱用於去除水中鈣離子、鎂離子,製取軟化水的離子交換器。有機玻璃離子交換裝置耐腐蝕與無色透明、適用於食品、醫葯、製糖及電子工業小規模純水制備。
D. 離子交換樹脂吸附選擇
離子交換樹脂在溶液中對不同離子的吸附具有選擇性。陽離子的吸附遵循高價離子優先原則,低價離子吸附較弱。在同價同類離子中,直徑較大的離子被吸附較強。例如,鐵離子(Fe3+)、鋁離子(Al3+)、鉛離子(Pb2+)、鈣離子(Ca2+)、鎂離子(Mg2+)、鉀離子(K+)、鈉離子(Na+)、氫離子(H+)的吸附順序為:Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+。
陰離子的吸附遵循強鹼性陰離子樹脂優先吸附無機酸根的順序為:SO42-> NO3- > Cl- > HCO3- > OH-。弱鹼性陰離子樹脂對陰離子的吸附順序為:OH-> 檸檬酸根3- > SO42- > 酒石酸根2- > 草酸根2- > PO43- >NO2- > Cl- > 醋酸根- > HCO3-。
糖液脫色時,使用強鹼性陰離子樹脂吸附擬黑色素(還原糖與氨基酸反應產物)和還原糖的鹼性分解產物,而對焦糖色素的吸附較弱。這是因為前者通常帶負電,焦糖的電荷較弱。
樹脂的選擇性與交聯度和孔隙結構有關。交聯度高的樹脂選擇性較強,大孔結構樹脂的選擇性小於凝膠型樹脂。在稀溶液中,選擇性較大,在濃溶液中較小。
離子交換樹脂是帶有官能團(有交換離子的活性基團)、具有網狀結構、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。