简述离子交换树脂处理水的原理

⑴ 水处理中离子交换树脂的原理是什么

离子交换树脂是一种高分子材料，能够将自身带有的离子与溶液中的同号离子进行交换。其结构包括三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基团和带有相反电荷的可交换离子。这一特性使得树脂在水处理中发挥了重要作用。

离子交换树脂的再生过程需要消耗水和电。再生过程中，使用纯水进行水力输送和树脂的冲洗。这些纯水在使用后仍然保持良好的水质，可以被分离出来，反复使用。再生过程中，只有少量的浓水需要排出，这部分水含有少量的Cl2等气体，不能直接回用。然而，这种排水的含盐量较低，水质一般优于自来水，可以收集起来用于其他用途。

因此，离子交换树脂的再生过程基本上没有水的损耗。水还作为再生剂使用，而用于电离的水量很少。在树脂再生过程中，水电离产生的H+和OH-离子都得到了充分利用，没有未利用的副产品产生。即使在树脂再生中未被利用的H+或OH-离子，它们相互复合后，也会形成对环境无害的水。

树脂再生法的另一类资源消耗是电能，电能是树脂再生过程中的推动力。在电场的作用下，水电离为H+和OH-离子，所需的能耗约为水电解能耗的1/3。这是因为水电离时不必消耗能量用于生成H2和O2气体。此外，用于水力输送树脂的能耗也很低。

然而，大量废酸碱的排放对环境造成了严重的污染。酸性废水未经处理直接排放到自然环境中，会对生态环境产生严重影响。复床与混床相比，由于承载负荷大，再生频繁，产生的废酸碱量约占两者总量的90%。此外，复床中阳床和阴床失效树脂再生的时间往往不同步，导致废酸碱液相互中和的机会减少，进一步加剧了环境污染。

⑵ 离子交换法净化水的原理

离子交换法净化水的原理分为吸附、交换和冲洗三个阶段。

3、冲洗阶段

冲洗阶段是为了重新使离子交换树脂处于可交换状态而进行的。当离子交换树脂吸附的离子达到一定饱和程度后，树脂需要进行再生以继续有效工作。这一阶段通常使用适当浓度的酸和碱溶液进行。

在冲洗过程中，这些溶液流经树脂，将之前吸附在树脂上的离子释放出来，同时恢复树脂上的官能基的可交换性。这使得离子交换树脂可以再次用于吸附和交换水中的离子。