離子交換技術(shù)常用于水處理的凈化或提純,是較為成熟的水處理技術(shù)手段。
離子交換是應(yīng)用離子交換劑(見的是離子交換樹脂)分離含電解質(zhì)的液體混合物的過程。離子交換過程是液固兩相間的傳質(zhì)(包括外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散)與化學(xué)反應(yīng)(離子交換反應(yīng))過程,通常離子交換反應(yīng)進(jìn)行得很快,過程速率主要由傳質(zhì)速率決定。
離子交換反應(yīng)一般是可逆的,在一定條件下被交換的離子可以解吸(逆交換),使離子交換劑恢復(fù)到原來的狀態(tài),即離子交換劑通過交換和再生可反復(fù)使用。同時(shí),離子交換反應(yīng)是定量進(jìn)行的,所以離子交換劑的交換容量(單位質(zhì)量的離子交換劑所能交換的離子的當(dāng)量數(shù)或摩爾數(shù))是有限的。
離子交換樹脂是帶有官能團(tuán)(有交換離子的活性基團(tuán))、具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、不溶性的高分子化合物。通常是球形顆粒物。離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架(或基因)名稱、基本名稱組成。
孔隙結(jié)構(gòu)分凝膠型和大孔型兩種,凡具有物理孔結(jié)構(gòu)的稱大孔型樹脂,在全名稱前加“大孔”。分類屬酸性的應(yīng)在名稱前加“陽”,分類屬堿性的,在名稱前加“陰”。
離子交換樹脂對(duì)溶液中的不同離子有不同的親和力,對(duì)它們的吸附有選擇性。各種離子受樹脂交換吸附作用的強(qiáng)弱程度有一般的規(guī)律,但不同的樹脂可能略有差異。主要規(guī)律如下:
對(duì)陽離子的吸附
高價(jià)離子通常被優(yōu)先吸附,而低價(jià)離子的吸附較弱。在同價(jià)的同類離子中,直徑較大的離子的被吸附較強(qiáng)。一些陽離子被吸附的順序如下:
Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+
對(duì)陰離子的吸附
強(qiáng)堿性陰離子樹脂對(duì)無機(jī)酸根的吸附的一般順序?yàn)椋?/span>
SO42-> NO3- > Cl- > HCO3- > OH-
弱堿性陰離子樹脂對(duì)陰離子的吸附的一般順序如下:
OH->檸檬酸根3->SO42-> 酒石酸根2->草酸根2-> PO43- >NO2- > Cl- >;醋酸根- > HCO3-。