離子交換原理

　　離子交換設備是通過離子交換樹脂在電解質溶液中進行的，可去除水中的各種陰、陽離子，是目前制備高純水工藝流程中不可替代的手段。離子交換器分為陽離子交換器、陰離子交換器等。當原水通過離子交換柱時，水中的陽離子和水中的陰離子(HCO-等離子)與交換柱中的陽樹脂的H+離子和陰樹脂的OH-離子進行交換，從而達到脫鹽的目的。根據不同客戶對水質的要求，相應的把幾種工藝不同的組合在一起可使水質達到更高的要求。

　　陽離子交換系統

　　陽離子交換樹脂可交換的陽離子，把水中所含的鈣、鎂等離子交換出來，從而達到降低用水硬度的目的，典型反應可用下列離子反應式表示：

　　Ca2++2RNa=R2Ca+2Na2+

　　Mg2++2RNa=RMg+2Na2+

　　其出水的硬度可降至0.03mmol/L以下，從而提高Ro反滲透純水機除鹽能力。

　　其工作原理是，當水流經過樹脂層時，陽樹脂中比較活潑的Na+將水中金屬離子交換出來，經過一定時間，當出水硬度超過某一規定值后，離子交換樹脂飽和，不再起軟化作用。為恢復離子交換樹脂的交換能力，離子交換樹脂必須進行再生(又稱還原)，本系統采用手動控制，需人工操作。

　　陰離子交換系統

　　陰樹脂大都含有磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團，其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換。例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂，其結構式可簡單表示為R—SO3H，式中R代表樹脂母體，其交換原理為

　　2R—SO3H+Ca2+ (R—SO3)2Ca+2H+ 這也是硬水軟化的原理。

　　陰離子交換樹脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等堿性基團。它們在水中能生成OH-離子，可與各種陰離子起交換作用，其交換原理為 R—N(CH3)3OH+Cl- R—N(CH3)3Cl+OH- 由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或堿進行洗滌，可恢復到原狀態而重復使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗;陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉等溶液處理，進行再生。

　　離子交換樹脂的用途很廣，主要用于分離和提純。例如用于硬水軟化和制取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純kss等