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离子交换除盐 离子交换法是指当某些材料遇水时，能将本身具有的离子与水中带同类电荷的离子进行交换反应的方法，这些材料称为离子交换剂。在离子交换技术的应用初期，采用的只是天然的和无机质的交换剂，目前普遍应用于水处理中的离子交换剂是合成的离子交换树脂。 水处理中常用到的离子交换有Na离子交换、H离子交换和H-OH离子交换，根据应用目的的不同，它们的组合工艺有：为除去水中硬度的Na离子交换软化处理，为除去硬度并降低碱度的H- Na离子交换软化降碱处理，以及为除去水中全部溶解盐类的H-OH离子交换除盐处理。 1. 离子交换树脂的结构及合成 离子交换树脂是由高聚物骨架和连结在骨架上的可交换基团（简称功能团）组成的。骨架具有庞大的空间网络结构，它是有许多低分子化合物（称为单体）聚合而形成的不溶于水的高分子化合物，高分子链上有各种可交换功能基团。功能团也是由两部分组成：一是固定部分，与骨架牢固结合，不能自由移动，称为固定离子；第二部分是活动部分，遇水可以电离，并能在一定范围内自由移动，与周围水中的其他带同类电荷的离子进行交换反应，称为可交换离子。根据单体的的种类树脂可分为苯乙烯系、丙烯酸系和酚醛系等。下面以苯乙烯系树酯为例讨论。 苯乙烯系树脂的制备： 树脂制备过程可分为高分子聚合物骨架的制备和在高分子聚合物骨架上引入可交换的基团的两个反应阶段。苯乙烯系树脂是以苯乙烯和二乙烯苯为单体共聚而合成的高分子聚合物骨架。 聚苯乙烯就是苯乙烯系树脂的高分子骨架，也称白球。 二乙烯苯在高聚物中起的是空间架桥作用，使聚合物形成网状交联，聚合物中二乙烯苯的含量愈多，白球的网状结构就愈坚固。我们通常把聚合物中二乙烯苯的质量百分数叫做交联度。如交联度为7，就是指白球中二乙烯苯的质量占7%。白球制备出来以后，再将白球通过磺化反应，引入—SO3H活性基团，制得强酸性阳离子交换树脂R-SO3H;通过氯甲基反应和胺化反应，即可分别得到阴离子交换树脂。下面就分别介绍。 聚苯乙烯高分子骨架的制备： 苯乙烯阴树脂的制备 氯甲基化反应： 2 离子交换树脂的命名 离子交换树脂产品型号是根据国家标准GBl631—79《离子交换树脂产品分类、命名及型号》而制定的。 离子交换树脂的全名称由分类名称、骨架（或基团）名称、基本名称依次排列组成。基本名称为离子交换树脂。大孔型树脂在全名称前加“大孔”两字。分类属酸性的，在基本名称前加“阳”字；分类属碱性的，在基本名称前加“阴”字。 离子交换树脂产品的型号以三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品分类，第二位数字代表产品骨架组成，第三位数字为顺序号，用以区别功能基或交联剂的差异。代号数字的意义见表3.5.1和3.5.2 。 3. 离子交换树脂的特性 （1）粒度 颗粒应大小适中，若颗粒太小，则水流阻力大；若太大，则交换速度慢。若颗粒大小不均，小颗粒夹在大颗粒之间，会使水流阻力增加，其次也不利于树脂的反洗，因为若反洗强度大，会冲走小颗粒，而反洗强度小，又不能松动大颗粒。 （2）密度 离子交换树脂的密度是指单位体积树脂所具有的质量。因为离子交换树脂是多孔粒状物质，所以其密度有真密度和视密度之分。真密度是相对于树脂的真体积而言，视密度是相对于树脂的堆积体积而言。由于在水处理工艺中，树脂都是在湿状态下使用，所以与水处理工艺有密切关系的是树脂的湿真密度和湿视密度。 （3）含水量 （4）溶胀和体积转型改变率 （5）交换容量 （6）机械强度 4、离子交换树脂的选择性 离子交换树脂吸着各种离子的能力不同，有些离子易被树脂吸着，吸着后很难把它置换下来；而另一些离子较难被吸着，但却比较容易被置换下来，这种性能就是离子交换树脂的选择性。在离子交换水处理中，离子交换树脂的选择性影响着树脂的制水和再生过程，是树脂应用中的一个重要性能。 离子交换树脂的选择性主要取决于被交换离子的结构，有两个规律：一是离子带的电荷越多，则越易被树脂吸着；二是对于带有相同电荷的离子，水合离子半径越小者较易被吸着。此外，还与树脂的交联度、溶液浓度有关。 在离子交换水处理中，往往需要知道水中何种离子优先被树脂吸着，何种离子较难被吸着，即所谓的选择性顺序，根据这个顺序，可以判断水通过交换器时何种离子最易容易泄露于出水中。 强酸性阳树脂在稀溶液中对常见阳离子选择性顺序为： Fe3+A13+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+H+ 强碱阴树脂的选择性顺序为： SO4 2－NO3－Cl－OH－F－HCO3－HSiO3－ 弱酸性阳树脂对H+有特别强的亲和力，在稀溶液中对常见阳离子选择性顺序为： H+ Fe3+A13+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+ 弱碱性阴树脂对HCO3－交换能力很差，对HSiO3－甚至不交