离子交换技术（用以达到脱盐目的的技术）

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更新时间：2023-05-19
离子交换技术
用以达到脱盐目的的技术
离子交换技术是指水通过离子交换柱时，水中的阳离子和水中的阴离子（HCO－等离子）与交换柱中的阳树脂的H+离子和阴树脂的OH－离子进行交换，从而达到脱盐的目的。离子交换是可逆的等当量交换反应。离子交换树脂充夹在阴阳离子交换膜之间形成单个处理单元，并构成淡水室。离子交换速度随树脂交联度的增大而降低，随颗粒的减小而增大。离子交换是一种液固相反应过程，必然涉及物质在液相和固相中的扩散过程。
基本信息
中文名
离子交换技术
外文名
Ion exchange technique
拼音
lí zǐ jiāo huàn jì shù
装载密度
0.798-0.772/g.mL
湿视密度
0.845-0.784/g.mL
常用物质
离子交换树脂
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技术介绍
离子交换反应是指在离子交换容器内，装填一定高度的树脂，在水流过时，容器内的特殊树脂吸附水中金属离子的过程。
离子交换技术
离子交换树脂
是一类带有功能基团的不溶性高分子化合物，其结构由高分子骨架、离子交换基团和空穴三部分所组成。离子交换树脂可通过对被交换物质的离子交换和吸附，达到物质的分离、置换、提纯、浓缩、富集等效果。离子交换树脂最重要而可贵的性质，是离子交换反应的可逆性，树脂在应用失效后，可用酸、碱或其它再生剂进行再生，恢复其交换能力，使离子交换树脂能够长期反复地使用。
运行原理
实际化学除盐过程中，离子交换反应都在离子交换器上进行，称为“柱上操作”。当水流通过离子交换层时，一段时间后，树脂分为三层，上层失效的树脂为“失效层”，中层正在进行交换的为“交换层”，下层尚未进行交换的为“保护层”。
随着交换器运行时间的延长，失效层逐渐增加，工作层不断下降，当工作层下降到保护层极限时，开始出现离子泄露的情况，直到工作层完全失效时，离子交换需进行再生。
影响厚度因素
水流速越大，工作层越厚。高流速下，水与树脂的接触时间短，要把水中的离子降到一定层度，必须在较厚的工作层中完成。
树脂颗粒越大，工作层越厚。
进水中的离子浓度越高，工作层越厚。离子越多，交换反应时间越长，交换层也越厚。
此外，还与交换剂的空隙和水温等因素有关。
运行流速
一般来说，流速在60m/h以下，水流处于层流状态，对于树脂的工作交换量影响不大，但超过此流速会造成工作层明显加厚，工作交换量降低。
目前，固定床一级化学除盐设备的运行流速一般选为10-30m/h，最高40 m/h。运行流速的选择与进水水质，运行周期和树脂交换容量有关。
水温
一般说来，温度升高，可以减少树脂颗粒外水膜的厚度，有利交换反应，但水温升高，树脂的吸附能力会降低，甚至影响树脂寿命，正常情况建议水温20-30℃（对除硅来说，最佳水温12℃）
失效终点
在火力发电厂的（水、气质量标准）中，明文规定：一级除盐水电导不大于5us-cm，Sio2含量不高于100ug/L的标准。
应用范围
除盐水、软化水、湿法冶金、贵重金属分离、提纯维生素、土霉素等医药方面应用，饮料糖浆脱色、以及核电工业用于吸收放射元素的核级树脂等。