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淺談離子交換法工作原理

更新時(shí)間:2013-09-10      瀏覽次數(shù):3039

    離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進(jìn)行的一種可逆性化學(xué)反應(yīng),當(dāng)液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時(shí),便會(huì)被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價(jià)離子回溶液中。

    離子交換法柱是用來進(jìn)行離子交換反應(yīng)的柱狀壓力容器。 離子交換柱也稱混床。所謂的離子交換柱,就是把一定比例的陽、陽離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中,對流體中的離子進(jìn)行交換、脫除。
    離子交換柱內(nèi)填充離子交換樹脂,工作中起離子交換作用的就是離子交換樹脂。離子交換樹脂品種繁多,大體可分兩類:陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂。

    離子交換法:采用特定的陽離子交換樹脂,以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來,由于鈉鹽的溶解度很高,所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成 的情況。這種方法是目前zui常用的標(biāo)準(zhǔn)方式。

    主要優(yōu)點(diǎn)是:效果穩(wěn)定準(zhǔn)確,工藝成熟。可以將硬度降至0。采用這種方式的軟化水設(shè)備一般也叫做“離子交換器” (由于采用的多為鈉離子交換樹脂,所以也多稱為“鈉離子交換器”)。
    加藥法:向水中加入的阻垢劑,可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結(jié)合的特性,從而使水垢不能析出、沉積。目前工業(yè)上可以使用的的阻垢劑 很多。

    這種方法的特點(diǎn)是:一次性投入較少,適應(yīng)性廣;但水量軟大時(shí)運(yùn)行成本偏高,由于加入了化學(xué)物質(zhì),所以水的應(yīng)用受到很大限制,一般情況下不能應(yīng)用于飲 用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。在民用領(lǐng)域中也很少應(yīng)用。由于加藥法只是從化學(xué)原理上阻止水垢的生成,并沒有降低水的硬度,所以一般不歸入軟化方法中,而是稱為阻垢。


離子交換法的工作原理
  為了使大家易于理解接受,以下的說法是盡量通俗的說法,與標(biāo)準(zhǔn)工具書的說法可能不盡一致(但不會(huì)出現(xiàn)技術(shù)性錯(cuò)誤)。
  離子交換樹脂是一種聚合物,帶有相應(yīng)的功能基團(tuán)。一般情況下,常規(guī)的鈉離子交換樹脂帶有大量的鈉離子。
  當(dāng)水中的鈣鎂離子含量高時(shí),離子交換樹脂可以釋放出鈉離子,功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合,這樣水中的鈣鎂離子含量降低,水的硬度下降。硬水就變?yōu)檐浰?,這是軟化水設(shè)備的工作過程。
  當(dāng)樹脂上的大量功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合后,樹脂的軟化能力下降,可以用氯化鈉溶液流過樹脂,此時(shí)溶液中的鈉離子含量高,功能基團(tuán)會(huì)釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結(jié)合,這樣樹脂就恢復(fù)了交換能力,這個(gè)過程叫作“再生”。

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