離子交換樹脂是一種高分子材料,能夠將自身帶有的離子與溶液中的同號離子進行交換。其結構包括三維空間網狀骨架、連接在骨架上的功能基團和帶有相反電荷的可交換離子。這一特性使得樹脂在水處理中發揮了重要作用。
離子交換樹脂的再生過程需要消耗水和電。再生過程中,使用純水進行水力輸送和樹脂的沖洗。這些純水在使用後仍然保持良好的水質,可以被分離出來,反復使用。再生過程中,只有少量的濃水需要排出,這部分水含有少量的Cl2等氣體,不能直接回用。然而,這種排水的含鹽量較低,水質一般優於自來水,可以收集起來用於其他用途。
因此,離子交換樹脂的再生過程基本上沒有水的損耗。水還作為再生劑使用,而用於電離的水量很少。在樹脂再生過程中,水電離產生的H+和OH-離子都得到了充分利用,沒有未利用的副產品產生。即使在樹脂再生中未被利用的H+或OH-離子,它們相互復合後,也會形成對環境無害的水。
樹脂再生法的另一類資源消耗是電能,電能是樹脂再生過程中的推動力。在電場的作用下,水電離為H+和OH-離子,所需的能耗約為水電解能耗的1/3。這是因為水電離時不必消耗能量用於生成H2和O2氣體。此外,用於水力輸送樹脂的能耗也很低。
然而,大量廢酸鹼的排放對環境造成了嚴重的污染。酸性廢水未經處理直接排放到自然環境中,會對生態環境產生嚴重影響。復床與混床相比,由於承載負荷大,再生頻繁,產生的廢酸鹼量約占兩者總量的90%。此外,復床中陽床和陰床失效樹脂再生的時間往往不同步,導致廢酸鹼液相互中和的機會減少,進一步加劇了環境污染。