一、離子交換設(shè)備概述

   離子交換就是水中的離子和離子交換樹(shù)脂上的離子所進(jìn)行的等電荷摩爾量的反應(yīng)，通俗的說(shuō)是通過(guò)陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)水中的各種陰、陽(yáng)離子進(jìn)行置換的一種傳統(tǒng)水處理工藝。

1、 復(fù)合床：

   用兩個(gè)交換器，將陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂按設(shè)計(jì)要求裝入各自的交換器中，原水先經(jīng)過(guò)陽(yáng)離子交換劑，水中的陽(yáng)離子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+等被交換劑所吸附，而交換劑上可以交換的H+被置換到水中，并且和水中的陰離子生成相應(yīng)的無(wú)機(jī)酸；出水再經(jīng)過(guò)陰離子交換劑，水中的陰離子如SO42-、CL-、HCO3-等被交換劑所吸附，而交換劑上的可交換離子OH-被置換于水中，并和水中的H+結(jié)合成H2O。

   經(jīng)過(guò)上述陰、陽(yáng)離子交換器處理的水，水中的鹽分被除去，此即為一級(jí)復(fù)床的除鹽處理，出水水質(zhì)≤10us/cm。

2、 混合床：

   在同一個(gè)交換器中，將陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂按照一定的體積比例進(jìn)行填裝，在均勻混合狀態(tài)下進(jìn)行陰、陽(yáng)離子交換，從而除去水中的鹽分，出水水質(zhì)電阻率≥5MΩ.cm；同時(shí)根據(jù)不同水質(zhì)與使用的要求，出水電阻率可控制在1~18MΩ.cm之間。

二、離子交換設(shè)備工作原理

采用離子交換方法，可以把水中呈離子態(tài)的陽(yáng)、陰離子去除，以氯化鈉(NaCl)代表水中無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，水質(zhì)除鹽的基本反應(yīng)可以用下列方程式表達(dá)：

1、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：R—H+Na+ R—Na+H+

2、陰離子交換樹(shù)脂：R—OH+Cl- R—Cl+OH-

陽(yáng)、陰離子交換樹(shù)脂總的反應(yīng)式即可寫(xiě)成：RH+ROH+NaCl——RNa+RCL+H2O

由此可看出，水中的NaCl已分別被樹(shù)脂上的H+和OH-所取代，而反應(yīng)生成物只有H2O，故達(dá)到了去除水中鹽的作用。

三、離子交換樹(shù)脂的保護(hù)

   由于樹(shù)脂在運(yùn)行中，對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)有著一定的要求，如：水中的有機(jī)物、重金屬、余氯等，會(huì)影響樹(shù)脂的使用性能，甚至造成樹(shù)脂的直接壞死；因此在使用離子交換系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)進(jìn)水進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理。

   為了提升離子交換樹(shù)脂的使用性能，提高終端出水的水質(zhì)，得到更高純度的水，因此在使用離子交換系統(tǒng)時(shí)，在有預(yù)處理（砂、碳）的前提下，又對(duì)水進(jìn)行高一層的保護(hù)（如反滲透、復(fù)合床等）最終經(jīng)過(guò)深度處理的離子交換系統(tǒng)，而得到高純度的水。

四、離子交換系統(tǒng)常見(jiàn)的問(wèn)題

1、設(shè)備使用周期短：系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、進(jìn)水水質(zhì)某種成份偏高、陰樹(shù)脂未完全再生起來(lái)等；

2、設(shè)備出水PH值偏出正常范圍：罐體內(nèi)某種樹(shù)脂未完全再生好、陰樹(shù)脂被污染再生不起等；

3、樹(shù)脂變色：樹(shù)脂受到重金屬（如Fe）等物質(zhì)污染失效；

4、樹(shù)脂再生不起：藥劑投放量不夠、樹(shù)脂失效、再生液未清洗干凈、樹(shù)脂再生是未分好層、樹(shù)脂再生后未混合均勻等；

5、離子交換系統(tǒng)出水不達(dá)標(biāo)：樹(shù)脂選配不合理、樹(shù)脂再生未徹底等。

五、離子交換系統(tǒng)工藝特點(diǎn)

   離子交換水處理設(shè)備是傳統(tǒng)的去離子水設(shè)備，它的產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，造價(jià)相對(duì)較低。在以往的電廠鍋爐補(bǔ)給水都是采用陽(yáng)床+陰床+混床處理工藝。近年來(lái)，隨著反滲透、EDI等工藝的發(fā)展，離子交換水處理設(shè)備操作復(fù)雜，不容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，浪費(fèi)酸堿，運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)更加突出，目前更多的應(yīng)用于反滲透設(shè)備的深度處理。

   小型的離子交換設(shè)備常采用有機(jī)玻璃交換柱，有利于觀察樹(shù)脂運(yùn)行情況。如混合離子交換器再生分層是否充分，陽(yáng)離子是否“中毒”等，樹(shù)脂損耗情況等。

   大型的離子交換水處理設(shè)備則采用碳鋼內(nèi)襯環(huán)氧樹(shù)脂或襯膠，中間預(yù)留可視裝置，以便于離子再生時(shí)在線觀測(cè)再生液水位狀況。

六、離子交換系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

1、工業(yè)超純水處理工藝，是目前工業(yè)用超純水的制備上應(yīng)用最多的一種工藝之一；

2、電鍍、電路板、日用化妝品、實(shí)驗(yàn)室用水、線切割等行業(yè)；

3、食品工業(yè)離子交換樹(shù)脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工業(yè)裝置上；

4、制藥工業(yè)離子交換樹(shù)脂對(duì)發(fā)展新一代的抗菌素及對(duì)原有抗菌素的質(zhì)量改良具有重要作用；

5、合成化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)在有機(jī)合成中常用酸和堿作催化劑進(jìn)行酯化、水解、酯交換、水合等反應(yīng)；

6、電鍍廢液中的金屬離子，回收電影制片廢液里的有用物質(zhì)等；

7、濕法冶金及其他離子交換樹(shù)脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴重金屬。