離子交換試驗

1、實驗名稱：混凝實驗姓名：王義學(xué)號：3071401071環(huán)境工程王義30714010712010-4-2中心北樓513陳巧麗、林蓿等姓名：/ y丿叨實驗報告囂:地點:課程名稱：水處理工程實驗指導(dǎo)老師:胡宏 成緒: 實驗名稱：商于交換實驗類型：同組學(xué)生姓若:一、實驗?zāi)康暮鸵螅ū刿┒?、實驗?nèi)容和原理（必埴）三、主要儀器設(shè)缶（必埴）四、操作方法和實驗步驟五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理六、實驗結(jié)果與分析（必埴）七、討論、心得：一、實驗?zāi)康暮鸵螅弘x子交換法是一種借助于離于交換劑上的離于和廢水中的離于迸行交換反應(yīng)而除去廢水中有害離于： 的方法。離于交換是一種特殊吸附過程，通常是可逆性化學(xué)吸附；其特點是吸附水中

2、離于化物質(zhì)，并迸行 i 等電荷的離于交換。離于交換劑分無機的商于交換劑如天然沸石，人工臺成沸石，及有機的離于交換劑如磺化煤和各種離 裝于交換樹脂。在應(yīng)用離于交換法進行水處理時，壽要根據(jù)離于交換樹脂的性能設(shè)計離于交換設(shè)爸，決定交換設(shè)備的 訂運行周期和再生處理。通過本實驗希望達到下述目的：線1）加深對離于交換基本理論的理解；學(xué)會離于交換樹脂的鑒別；:2）學(xué)會離于交換設(shè)缶操作方法；?3）學(xué)會使用手持式鹽度計，李握pH計、電導(dǎo)率儀的校正及測長方法。:二、實驗內(nèi)容和原理由于離于交換樹脂具有交換基因，其中的可游離交換離于能與水中的同性商于迸行等當(dāng)長交換。j用酸性陽離于交換樹脂除去水中陽WT,反應(yīng)式如下：:

3、nRH + M+fl -* RiiM + nH+iM陽離于jn高于價數(shù)jR交換樹脂j用堿性陰離于交換樹脂除去水中的陰離子，反應(yīng)式如下：:nR（）H + Y'a -* R°Y + n（）H'jY陰離于i離于交換法是固體吸附的一種特殊形式，因此也可以用解吸法來解吸，進行樹脂再生。j本實驗采用自來水為迸水，進行離子交換處理。因為自來水中含有較多長的陰、陽商子，如Cf, NH/,C產(chǎn)，M尹，F(xiàn)少，AP+, K+, 2T等。在某些工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研、醫(yī)療衛(wèi)生等工作中所用的水，以及某些 廢水深度處理過程中，都需要除去水中的這些離于。而采用離于交換樹脂來達到目的是可行的方法。本實驗采

4、用測長水中電導(dǎo)率值或鹽度的方法來間接地、近似地表示離于的去除情況。三、主要儀器設(shè)備離于交換樹脂的鑒別：30ml試管數(shù)文、吸管1文、5ml移液管數(shù)文,廢液缸一個；lmol.L 'Hd溶液、5iwl/L NH4OH溶液、1 mMUNaOH溶液、10%CuS（h溶液，酚駄指示劑、甲墓紅指示劑；離于交換樹脂對水中離于的交換作用：燒杯50ml 5只，METTLERTOLEDO 326電導(dǎo)率儀1臺、PHS-9V型酸度計一臺、手握式鹽度計一支, 清水、模擬廢水，流長計，砂濾柱、陽樹脂柱、陰樹脂柱、混樹脂柱裝直一套。混材脂嚴丫交換柱有效值：6=9cm, h=100cmo圖1樹片旨柱商于交換實驗裝直流程

5、圖四、操作方法和實驗步驟離于交換樹脂的鑒別第一步：用吸管吸去樹脂的附著水;1）取試樣樹脂2g,晝于20ml試管中2）加Almoi.L-'HCI 5ml ,搖動12分鐘，將上部清液吸去，重復(fù)操作23次；3）加入純水，搖動后將上部清液吸去，重復(fù)操作23次；4）加A10%CuS（）4 5ml,搖動一分鐘，按3）充分用純水清洗。第二步：經(jīng)第一步處理，如樹脂變?yōu)闇\綠色，加入Smol.fNHXH 2ml,搖動一分鐘，用純水充分清洗。 如樹脂經(jīng)處理后，顏色加深（深藍）則為強酸性陽離于交換樹脂。如樹脂淺綠顏色不變，則為弱堿性 陰離于交換樹脂。第三步：經(jīng)第一步處理后，如樹脂不變色，貝IJ：1）力OAlm

6、oLLNaOH 5ml,搖動一分鐘后用純水充分清洗干凈；2）加入酚敢5滴，搖動一分鐘，用純水充分清洗；3）經(jīng)此處理后，樹脂空紅色，則為強堿性陰樹脂。第四步：經(jīng)第三步處理后，樹脂不變色，貝9：1）加入lmol.L-'HCl 5ml,搖動一分鐘，然后用純水清洗23次；2）加入5滴甲基紅，搖動一分種，用純水充分清洗；3）經(jīng)處理后，樹脂呈桃紅色，則為弱酸性陽樹脂；如樹脂不變色，則該樹脂無離于交換能力。商于交換樹脂對水中離于的交換作用1、熟悉離于交換柱的流程、閥門的住直和開閥的次序；2、測定原水pH,電導(dǎo)率，記入表中；3、打開進水閥，分別調(diào)節(jié)在50L/h、20L/h的進水流長下迸行實驗；4、在相

7、應(yīng)的迸水流星分別穩(wěn)定30、55分鐘后，分別取進水水樣、陽柱出水水樣、陰柱出水水長、混臺 柱出水水樣各20ml。測定各水樣的pH、電導(dǎo)率，鹽度。五、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理圖2 50L/h水流速度時出水性質(zhì)圖圖3 20L/h水流速度時出水性質(zhì)圖55-原換擬廢水 菖陽樹脂柱出水 逐陰樹脂柱出水 盪混樹脂柱出水1世度，ppm?nH/S鹽度，PP叫2pH值；3電導(dǎo)率,pS/cm40353025201S原棧擬廢水 0陽樹脂柱出水 «陰樹脂柱出水 混樹脂柱出水1鹽度，ppm2pH值3電導(dǎo)率，pS/cm電導(dǎo)率，pS/cm3表1離于交換實驗數(shù)據(jù)記錄表實驗日期：2010年斗月2日,星期五原水特性：溫度 15

8、°C pH 6.87.1電導(dǎo)率 287piS/cm 鹽度 15ppm水水質(zhì)交換柱水流命''陽離于交換柱陰商t父換柱陰陽商r父換柱鹽度(Ppm)pH電導(dǎo)卒S/cm）鹽度(ppm)PH電導(dǎo)率(fiS/cm)鹽度(ppm)PH電導(dǎo)率S/cm）50L/h253.9947.389.8912.708.701.120L/h293.9452.5810.0717.40&480圖5不同水流速度時出水電導(dǎo)率比較圖圖4不同水流速度時出水pH比較圖-»-50L/h-20L/hHd探能¥-H唱湮耄o o o o o O 5 4 3 2 1EEsh戀畤©探嶺&

9、#165;曲契法菜t- 50L/h - 20L/h鹽度去除率=原水樣鹽度-交換柱出水樣鹽度原水樣鹽度xlOO%圖6不同水流速度時出水鹽度比較圖30-出水水質(zhì)50L/h20L/h陽商于交換柱-66.7%-93.3%陰商于交換柱46.7%46.7%陰陽離T父換柱100%100%表2 離于交換實驗鹽度去除率表【規(guī)律觀察】由上圖2至圖6 &表2可發(fā)現(xiàn)，同樣 的模擬NaCl廢水,在水流速度分別為50L/h. 2()L/h時,依次經(jīng)過陽離于交換柱、陰商于交換柱尺陰陽離于交換柱 后，出水水質(zhì)的變化基本一致，各參數(shù)值相差也不大：25-20-15-10-5-0-pH值：模擬廢水的pH本值為6.8-7.1

10、,屬于中性廢水；經(jīng)過陽離于交換柱后，pH均下降至39左右, 出水呈現(xiàn)中酸性；再經(jīng)過陰離于交換柱后，出水的pH值均上升至10左右，呈現(xiàn)中堿性；最后經(jīng)過混商于 交換柱后，出水的pH值又降低至8.5左右，呈現(xiàn)弱堿性。電導(dǎo)率：原廢水的電導(dǎo)率為28.7/cm,經(jīng)過陽離于交換柱后，電導(dǎo)率均上升至50RS/cm左右；再經(jīng) 過陰離于交換柱后，出水的電導(dǎo)率卻都下降至15jiS/Cm左右；最后經(jīng)過混離于交換柱后，出水的電導(dǎo)率又 基本上降低至零。但是，仔細比較圖4、圖5,可發(fā)現(xiàn)不同水流速度下，電導(dǎo)率的變化相比而言有一定差 別，就是50L/h水流速度時陽、陰離于交換柱的出水電導(dǎo)率都小于20L/h水流速度時對應(yīng)的電導(dǎo)率

11、值；但陰陽商于交換柱出水卻是20L/h水流速度時的電導(dǎo)率更低。鹽度：模擬蔗水的鹽度本底值為15ppm,經(jīng)過陽樹脂柱后，鹽度都出現(xiàn)了明顯的增大，分別達到丁 25ppm. 29ppm；再經(jīng)過陰離于交換柱后，鹽度卻呈現(xiàn)出明顯的減小，且均比原模擬庚水的鹽度小，降到 TSppm；杲后經(jīng)過混樹脂柱后，鹽度都降到丁零。鹽度去除率：模擬廢水的鹽度值墓本保持不變，因而鹽度去除率的變化趨勢基本等同于出水鹽度變化 趨勢；廢水經(jīng)過陽樹脂柱后，鹽度都明顯増大使鹽度去除率為負，再經(jīng)陰樹脂柱，出水鹽度減小到比原模 擬廢水的鹽度還要小，鹽度去除率是正值，最后經(jīng)過混樹脂柱后，出水鹽度去除率都達到丁 100%。六、實驗結(jié)果與分析

12、【商于交換樹脂的鑒別】鑒別各類離于交換樹脂的具體方法步驟與產(chǎn)生的反應(yīng)結(jié)果可由下圖表示：待鑒定樹脂I 清洗后亦呈現(xiàn)淺綠色；加入 ImolL HC15ml,清洗加入10%CuSO4約2.5mi再渚觀酸陽子換脂 強性離交樹 堿陰子換脂 弱性商交樹禱交能樹疳 無子換力離 酸陽子換脂 弱性離交W 堿陰子換脂 強性離交樹加入5tno応NHQH約2ml,清扶加入】moLLNaOH潔洗；加入酚駄，再渚洗紅色不支色遐酸 性陽 離子 交換 樹脂弱酸性無離子交 陽樹脂換能力樹脂加入 ImoVLHCI 5tnb 濟洸; 加入甲墓紅，再潔洗 桃紅色|顏色不變?nèi)跛嵝躁枠渲瑹o商子交換 能力樹脂各步的反應(yīng)機理為：鑒定前加入l

13、mol/LHCl約5兇，目的是使樹脂再生，本實驗小組使用的是新鮮樹脂，只霽加入約1兇 的鹽酸便可，搖動后加入純水清洗，再加入10%CuS()4約2.5ml,搖動再清洗，觀察顏色：1) 苦為強酸性陽離于交換樹脂，由于Ci?交換勢強于H+,加入的Cu2+會與H發(fā)生商于交換，而與樹脂結(jié)臺后生成水合銅商于，清洗之后樹脂呈現(xiàn)淺綠色；2) 若為弱堿性陰離于交換樹脂，則水合銅離于與弱堿性陰商于交換樹脂固定墓團一NHQH、一nh2oh及一NH()H中的nh中的氮原于配位形成類似于銅氨絡(luò)商于的特殊結(jié)構(gòu)，從而使樹脂3）若為弱酸性陽離于交換樹脂（氫離于具有最強的交換勢）或強堿性陰商于交換樹脂，則不會有離 于交換發(fā)生

14、，清洗后樹脂不會有顏色變化。若第一步處理后，樹脂呈現(xiàn)淺綠色，則樹脂可能是強酸性陽離于交換樹脂或弱堿性陰商于交換樹脂, 再加入5mol/LNH4（）H約2ml,搖動再清洗，觀察顏色變化：1）若為強酸性陽離于交換樹脂，則原先生成的淺綠色水臺銅商于會與NH4（）H繼續(xù)反應(yīng)生成藍色的銅氨絡(luò)離于，樹脂顏色加深；2）若為弱堿性陰離于交換樹脂，加入NHq（）H后沒有反應(yīng)發(fā)生，無顏色變化，樹脂仍呈淺綠色。 若第一步處理后，樹脂不變色，再加入兒NEH約2兇再生后，純水清洗，再加入2-3滴酚敢,充分搖動后再清洗，觀察：1）苦為強堿性陰離于交換樹脂，再生后樹脂上的（）H會與酚駄發(fā)生顯色反應(yīng)，呈現(xiàn)出紅色;2）苦為弱酸

15、性陽商于交換樹脂或樹脂沒有離于交換能力,樹脂都不會有顏色變化。經(jīng)第三步處理后，若樹脂仍不變色，再加入Imol/LHCl 約5ml再生后純水清洗，再加入甲墓紅2-3滴，充分搖動后 再清洗，觀察：1）若為弱酸性陽離于交換樹脂，再生后，樹脂上的H+會與加入的甲墓紅發(fā)生顯色反應(yīng)，樹脂呈桃紅色；2）若樹脂沒有離于交換能力，再生后加入甲基紅，樹脂不會有顏色變化。本次實驗中，我們小組鑒別的是D號樹脂，鑒定步驟及 各步的反應(yīng)結(jié)果如右圖示，鑒定結(jié)果為：D樹脂是強堿性陰 離于交換樹脂。加入酚酥之后都不會有顯色反應(yīng)的迸行,【不同離于交換柱出水性質(zhì)變化探討分析】廢水在陽離于交換柱中，水中陽離于（本實驗?zāi)M廢水中主要是

16、Na'）與H+發(fā)生如下離于交換： R-SO<H+Na+ R-S（）<Na+H*由此易知陽商于交換柱出水的pH負會因水中H+的大長增加而降低;原廢水的電導(dǎo)率及鹽度的主要貢獻者 就是Nf、CP,而屮的電導(dǎo)率、遷移率均比NT的高，不是因為屮的離于半徑較小，而是因為“A hydrogen ion, H*（or OHJ, could make a new bond with a nearby water molecule The water molecule then releases a new hydn）：n ion off its other side, resulting i

17、n the apparent motion of a hydrogen ion without ally sinc ion actually moving. This process continues throui the solution, resulting in high conductivities for H* and OH 因而等長 H+與Na離于交換后，陽離于交換柱出水的電導(dǎo)率會明顯増大；又電導(dǎo)率與鹽度存在一定的正相關(guān)性（見 水樣鹽度與電導(dǎo)率關(guān)系分析），則其出水鹽度也會出現(xiàn)明顯的增大。陰離于交換柱中，水樣中陰離于（本實驗?zāi)M廢水中主要是CD與（）H發(fā)生離于交換，進入水樣中 的（

18、）H立即會與廢水流經(jīng)陽商于交換柱產(chǎn)生的H反應(yīng)，促迸了商于交換的迸行，因而陰離于交換柱的出水呈堿性，pH大于7;雖然導(dǎo)電機制類似，但是（）H的電導(dǎo)率、遷移率均比屮的低，且水樣中（）H、H- 濃度都很彳氐，"Thu most important fact fbr measuring seawater salinity- is that anything that is not present at relatively high concentrations just docsn* t contribute significantly to the total. Even H* and

19、OH , with their high inherent conductivities, do not contribute much because they arc present at vcr- low concentrationsw ,故此時陰商于交換柱 出水的電導(dǎo)率和鹽度都下降，且比原廢水還要小。流經(jīng)陰陽離于混臺柱后，水樣中NQ、Cl謎一步與十、QH發(fā)生商于交換，相互促進直至水樣中NaS Cl墓本被交換完畢，之前陰商于交換柱出水中的（）H-被部分中和，混臺柱出水的pH下降至接近中性，也 因其基本只含很少長的OH',故電導(dǎo)率及鹽度下降至幾近于0。【不同流星對交換柱出水性質(zhì)的影

20、響探討】廢水流長增大則交換柱水流速度増大，會導(dǎo)致兩方面的變化：廢水在商于交換柱內(nèi)的停留時間減少; 交換柱內(nèi)水流的湍動程度増大，進而使廢水中陰陽離于擴散速度増大。離于交換的總速度取決于商于擴散速度，因為離于交換的反應(yīng)速度比較大，因而廢水流長的增大可在 一定程度上增大離于交換的總速度。由圖4圖6可看出，廢水流長不同，停留時間不同，雖然出水水質(zhì)的變化基本一致，各參數(shù)值相差 也不大，但總體來講，陽、陰離于交換柱出水的主導(dǎo)商于濃度，不論是屮或（）H-, 20L/h流星時總要大于 50L/h流長時，因而出水的pH比較會如圖4所示，電導(dǎo)率和鹽度也是20L/h流星時大于50L/h流長時； 而在流經(jīng)混臺柱后20

21、L/h流長的出水pH更接近中性且其電導(dǎo)率更低。由此可知，停留時間（庚水與離于交換柱的接觸時間）是商于交換長的主要影響因素之一。圖7水樣鹽度與電導(dǎo)率關(guān)系圖R SD N P0.99727 0.92699 7 <0.0001Linear Regression Y = A + B*X10-Error0.540590.018047Parameter Value A 0.280 B 0.544o-1020405060電導(dǎo)率，pS/cm【水樣鹽度與電導(dǎo)率關(guān)系分析】提取本實驗中各水樣的電導(dǎo)率、鹽度測定數(shù)據(jù)，以水樣電導(dǎo)率（fxS/cm）為橫坐標，水樣鹽度（ppm） 為縱坐標，描點后可發(fā)現(xiàn)教據(jù)點大致蘭直線分

22、布，線性擬臺后可得到線性回歸方®Y=0.544X-0.280,相關(guān) 系數(shù)R高達0.997,且達到了極顯著水平（P<0.00（）l）,相關(guān)性好，因而一定濃度范圍內(nèi)，本實驗廢水的含鹽 長與電導(dǎo)率呈正相關(guān)，用水樣電導(dǎo)率值衡長水樣鹽度大小是淮確的。因此對本實驗類型的廢水，用標準溶液的電導(dǎo)率、鹽度數(shù)據(jù)確定回歸方程后，用電導(dǎo)法測定水樣鹽度 不失為一種簡便、快速且準確的方法；但必須強調(diào)和指出的是，電導(dǎo)率受離于濃度、離于組成、離于遷移 率、溶液溫度和電導(dǎo)池常數(shù)的影響，根據(jù)上述方法而得到的標準回歸線有其適用的閾值范圍（本實驗為鹽 度0-47ppm）,不宜外延，否則可能會產(chǎn)生失誤。【誤差分析】本實

23、驗中實驗誤差主要出現(xiàn)在離于交換樹脂對水中商子的交換作用取樣、測定：1）本實驗中廢水流昱是通過轉(zhuǎn)于流長計來控制，實驗溫度為15°C而液體轉(zhuǎn)于計刻度是用20°C的水進行標定的，因而廢水的實際流長與記錄值間存在一定誤差；2）實驗過程中廢水流長總在不停波動，出水取樣也會對后續(xù)商于交換柱的運行產(chǎn)生一定影響；且系統(tǒng)穩(wěn)定所需時間不可知但是實驗時間有限，估計的穩(wěn)定時間有誤差；3）燒杯等實驗器材潔凈度，取樣所用的燒杯雖經(jīng)過蒸憎水清洗，但學(xué)校提供的蒸憎水鹽度為2,故燒杯的不夠干凈會對電導(dǎo)率、鹽度測定結(jié)果造成影響；4）離于交換柱出水取樣應(yīng)該同始同終且等長進行，小組配臺實驗?zāi)茏龅酵瑫r開始取樣，但未

24、能取到相當(dāng)體積的水樣且同時停止取樣；5）本實驗中水樣的pH、電導(dǎo)率測定前都需要進行校正，如電導(dǎo)率儀校正時，標準溶液的電導(dǎo)率和待測液的電導(dǎo)率相差很大等，這對測定結(jié)果的淮確度有一定的影響；6）實驗中所使用的各類儀器設(shè)旨本身帶入的誤差，如鹽度計、酸度計及電導(dǎo)率儀尊。七、討論、曲本實驗中水樣鹽度、電導(dǎo)率及pH值的測定是本實驗的關(guān)??；離于交換樹脂鑒別中要特別注意清洗尺 搖動充分，為減少各操作步驟帶入的實驗誤差，應(yīng)注意如下事頂：1）為保證離于交換樹脂鑒別的準確性，不可忘記樹脂的再生，且加入某試劑后要注意充分搖動再純 水充分清洗，清洗如果不干凈，加入的試劑本身的顏色或發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)會干擾判定；2）轉(zhuǎn)于流長計

25、控制廢水流旻的準確性有限，實驗中要經(jīng)常關(guān)注其諛數(shù)變化，確保廢水流長的穩(wěn)定；3）離于交換達到穩(wěn)定需要一定時間，取樣前要保證足夠的穩(wěn)定時間；4）取樣用的燒杯要盡長確保其足夠潔凈，減少測定誤差；5）小組實驗要注意協(xié)調(diào)，待別是取樣要盡長同始、同終、等長且足長，進行水樣的鹽度、電導(dǎo)率尺 pH值的測定時要充分攪拌，準確記錄數(shù)據(jù)。 應(yīng)用離于交換法迸行水處理時，處理水質(zhì)對交換樹脂的交換能力有直接的、不可忽視的影響：A. 懸浮物、油脂：廢水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙，油脂會包住樹脂顆粒，這些都會使交換能力下 降，因此當(dāng)這些物質(zhì)含星較多時，應(yīng)迸行預(yù)處理；預(yù)處理的方法有過濾、吸附尊。B. 有機物廢水中某些高分于有機物

26、與樹脂活性基團的固定離于結(jié)臺力很大，一旦結(jié)合就很難進行再生，降 低丁樹脂的再生率和交換能力。為減少樹脂的有機污染，可選用低交聯(lián)度的樹脂或者迸行預(yù)處理。C. 高價金屬離于：廢水中氏化Cr%川片等高價金屬離于可能引起樹脂中毒，如樹脂受鐵中毒時，樹脂顏色會變深。 另外，高價金屬離于易被樹脂吸附，再生時難于把它洗脫下來，大大降低丁樹脂的交換能力；為了恢 復(fù)樹脂的交換能力，可用高濃度酸長時間浸泡。D. pH 值：強酸和強堿樹脂活性基團的電解能力很強，交換能力基本上與pH值無關(guān)；但弱酸樹脂在低pH 值時不電離或部分電商，在堿性條件下才能得到較大的交換能力，而弱堿性樹脂在酸性溶液中才能得 到較大的交換能力。

27、螯臺樹脂對金屬的結(jié)臺力與pH值有很大關(guān)系，對每種金屬都有適宜的pH值。 另外，有些雜質(zhì)在廢水中存在的狀態(tài)與pH值有關(guān)。E. 水溫：水溫高時可加速離于交換的擴散，但各種離于交換樹脂都有一定的允許使用溫度范圍。水 溫超過允許溫度時，會使樹脂交換墓團被分解破壞，降低樹脂的交換能力。F. 氧化劑：廢水中如果含有氧化劑（如Cb、（）2、H2C2O-等）時，會使樹脂氧化分解，如強堿性陰樹脂易被氧 化劑氧化，使交挨基團變成非堿性物質(zhì)，完全喪失交換能力；氧化作用還會影響交換樹脂的母體進而 加速樹脂的老化，使其交換能力降低?？蛇x用交聯(lián)度大的樹脂或者加入適當(dāng)?shù)倪€原劑減輕鐵化劑對樹 脂的影響；用離子交換樹脂處理高濃

28、度電解質(zhì)廢水時，由于滲透壓的作用會使樹脂發(fā)生破碎現(xiàn)象，處 理這種廢水一般選用交聯(lián)度大的樹脂。 關(guān)于離于交換法及離于交換劑的簡單介紹：離于交換法是水處理中軟化和除鹽的主要方法之一，是一種借助于離子交換劑上的離于和廢水中的商 于迸行交換反應(yīng)而除去廢水中有害離于的方法，其實質(zhì)是不溶性離于化臺物（離于交換劑）上的交換離于 與溶液中的其他同性商于的交換反應(yīng)。商于交換是一種特殊吸附過程，通常是可逆性化學(xué)吸附。其特點是 吸附水中離于化物質(zhì)，并進行等電荷的離于交換。商于交換是可逆反應(yīng)，對反應(yīng)RA+B RB+A+,平衡狀態(tài)下，樹脂農(nóng)溶液中反應(yīng)物濃度符合關(guān)系:k_RBaJrabRB/RA陰/_A+'式中：

29、RB、RA樹脂中屮、B+的離于濃度；廿、B*溶液中工、B+的商于濃度；K衡選擇系數(shù)（同一種樹脂對不同離于交換反應(yīng)的平衡選擇系數(shù)不同，選擇系數(shù) 大于1說明該樹脂對擴的親和力大于對A的親和力,即有利于迸行丁交換反應(yīng)） 離于交換劑分無機的離于交換劑如天然沸石及有機的離于交換劑如磺化煤、各種離于交換樹脂?；腔?煤是以天然煤為原料、濃HQ）；磺化處理制成，交換容長低、機械強度差、化學(xué)穩(wěn)定性較差，已逐漸為離 于交換樹脂取代；工業(yè)應(yīng)用中，離于交換樹脂的優(yōu)點主要是處理能力大，脫色范圍廣，脫色容旻高，能除 去各種不同的離于，可以反宜再生使用，工作壽命長，運行費用較低（雖然一次投入費用較大）；以離于交 換樹脂為基

30、礎(chǔ)的多種新技術(shù)，如色譜分商法、離于排斥法、電滲析法等各具獨特的功能，可以進行各種特 殊的工作，是其他方法難以做到的，離于交換技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用還在迅速發(fā)展之中。離于交換樹脂是人工臺成的高分于聚臺物，由樹脂本體（又稱母體或骨架）和活性基團兩部分組成。 生產(chǎn)離于交換劑的樹脂母體最常見的是苯乙烯的聚臺物，是線性結(jié)構(gòu)的高分于有機化合物。在原料中，常 加上一定數(shù)長的二乙烯苯作交聯(lián)劑，使線性聚臺物之間相互交聯(lián)，成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。樹脂的外形呈球狀顆粒，粒徑為0.6-1.2mm （大粒徑樹脂）、0.30.6mm （中粒徑樹脂）、0.020.1mm （小粒徑樹脂）；樹脂本身不是離子化合物，并無離于交換能力，雲(yún)經(jīng)適當(dāng)

31、處理加上活性基團，活性墓團 由固定離于和活動離于（或稱交換離于）組成。固定商于固定在樹脂的網(wǎng)狀骨架上，活動離于則依靠靜電 引力與固定離于結(jié)臺在一起，二者電性相反電荷相等。關(guān)于離于交換樹脂的選用：因為污水的成分每雜，宴求處理的程度各異，因此臺理地選擇離于交換樹脂，在生產(chǎn)和經(jīng)濟上都有重 大意義；嚴格地講，對不同的污水，應(yīng)通過一定試驗確定臺適的離于交換樹脂和采用的流程。離于交換樹脂的有效pH范圍交換樹脂的活性基團分為強酸、弱酸、強堿和弱堿性，水的pH勢必對其造成影響：強酸、強堿性交 換樹脂的活性墓團電離能力強，其交換能力墓本上與pH無關(guān)；弱酸性交換樹脂在水pH低時不電商或僅 部分電商，故只能在堿性溶

32、液中才有較高的交換能力；弱堿性交換樹脂則在水pH高時不電離或僅部分電 離,故只能在酸性溶液中才有較高的交換能力。交換容長交換容長定星地表示樹脂交換能力的大小，單位是m）l/kg （干樹脂）或moi/L （濕樹脂）；可分為全 交換容旻與工作交換容長：前者指一定長的樹脂所具有的活性墓團或可交換離于的總數(shù)長，后者指樹脂在 給定工作條件下實際的交換能力。樹脂的全交換容長可由滴定法測定，理論上也可以依據(jù)樹脂的單元結(jié)構(gòu) 式粗路地計算出來。關(guān)聯(lián)度樹脂臺成時采用的交聯(lián)劑（如二乙烯苯）的用長，影響樹脂分于的交聯(lián)度。交聯(lián)度的改變將引起樹脂 的交換容長、含水率、溶脹度、機械強度等性質(zhì)的改變。交聯(lián)度較高的樹脂孔隙率較

33、低、密度較大、離于 擴散速率較低，對半徑較大的離于和水臺離于的交換長較小。浸泡在水中時，水化度較低，形變較小，也 就比較穩(wěn)定，不易碎裂。水處理中使用的商于交換樹脂，交聯(lián)度為7%10%。交換勢離于交換是可逆反應(yīng)，可利用化學(xué)中質(zhì)長作用定律解釋離于交換平衡規(guī)律。對同一種交換樹脂RH講, 交換反應(yīng)的平衡選擇系數(shù)K隨交換離于MT而異。K宜越大，交換離于越容易取代樹脂上的可交換離于， 即交換離于與樹脂之間的親和力越大，通常說這種商于的交換勢很大；反之，就說交換勢很小。當(dāng)含有多 種商于的廢水同離于交換樹脂接觸時，交換勢大的商于必然最先同樹脂上商于迸行交換。關(guān)于不同離于的交換勢大小的解釋有多種理論，但由于影響的因素還不很清楚，因此關(guān)于商于交換勢 的規(guī)律還需依靠實踐，下面介紹一些規(guī)律可供才考：1）離于交換勢，除同它本身和離于交換樹脂的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)外，混度和濃度的影響也很大；2）常溫和低濃度水溶液中，陽商于的化臺價越高，它的交換勢越大；等價陽商于一般是原于序數(shù)越高，交換勢越大，但稀土元素正好相反；3）對陽離于交換樹脂的交換勢，決定于樹脂的性質(zhì)：對強酸性