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。