離子交換技術

技術介紹

離子交換反應是指在離子交換容器內，裝填一定高度的樹脂，在水流過時，容器內的特殊樹脂吸附水中金屬離子的過程。

離子交換樹脂

是一類帶有功能基團的不溶性高分子化合物，其結構由高分子骨架、離子交換基團和空穴三部分所組成。離子交換樹脂可通過對被交換物質的離子交換和吸附，達到物質的分離、置換、提純、濃縮、富集等效果。離子交換樹脂最重要而可貴的性質，是離子交換反應的可逆性，樹脂在套用失效後，可用酸、鹼或其它再生劑進行再生，恢復其交換能力，使離子交換樹脂能夠長期反覆地使用。

運行原理

實際化學除鹽過程中，離子交換反應都在離子交換器上進行，稱為“柱上操作”。當水流通過離子交換層時，一段時間後，樹脂分為三層，上層失效的樹脂為“失效層”，中層正在進行交換的為“交換層”，下層尚未進行交換的為“保護層”。

隨著交換器運行時間的延長，失效層逐漸增加，工作層不斷下降，當工作層下降到保護層極限時，開始出現離子泄露的情況，直到工作層完全失效時，離子交換需進行再生。

影響厚度因素

水流速越大，工作層越厚。高流速下，水與樹脂的接觸時間短，要把水中的離子降到一定層度，必須在較厚的工作層中完成。

樹脂顆粒越大，工作層越厚。

進水中的離子濃度越高，工作層越厚。離子越多，交換反應時間越長，交換層也越厚。

此外，還與交換劑的空隙和水溫等因素有關。

運行流速

一般來說，流速在60m/h以下，水流處於層流狀態，對於樹脂的工作交換量影響不大，但超過此流速會造成工作層明顯加厚，工作交換量降低。

目前，固定床一級化學除鹽設備的運行流速一般選為10-30m/h，最高40 m/h。運行流速的選擇與進水水質，運行周期和樹脂交換容量有關。

水溫

一般說來，溫度升高，可以減少樹脂顆粒外水膜的厚度，有利交換反應，但水溫升高，樹脂的吸附能力會降低，甚至影響樹脂壽命，正常情況建議水溫20-30℃（對除矽來說，最佳水溫12℃）

失效終點

在火力發電廠的（水、氣質量標準）中，明文規定：一級除鹽水電導不大於5us-cm，Sio2含量不高於100ug/L的標準。

套用範圍

除鹽水、軟化水、濕法冶金、貴重金屬分離、提純維生素、土黴素等醫藥方面套用，飲料糖漿脫色、以及核電工業用於吸收放射元素的核級樹脂等。