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离子交换树脂含有大量亲水基团,与水接触即吸水膨胀。当树脂中的离子变换时,如阳离子树脂由H+转为Na+,阴树脂由Cl-转为OH-,都因离子直径增大而发生膨胀,增大树脂的体积。通常,交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换装置时,考虑树脂的膨胀度,以适应生产运行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。

阳离子树脂
这类树脂含有大量的强酸性基团,如磺酸基-SO3H,容易在溶液中离解出H+,故呈强酸性.树脂离解后,本体所含的负电基团,如SO3-,能吸附结合溶液中的其他阳离子.这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换.强酸性树脂的离解能力很强,在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用.树脂在使用一段时间后,要进行再生处理,即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行,使树脂的官能基团回复原来状态,以供再次使用.如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理,此时树脂放出被吸附的阳离子,再与H+结合而恢复原来的组成.

树脂在水处理工艺中的用途十分广泛。在给水处理中,可用于水质软化和脱盐,制取软化水、纯水和超纯水;在废水处理中,可除去废水中的某些有害物质,回收有价值化学品、重金属和稀有元素,在化工、生物制药等方面,能有效进行分离、浓缩、提纯等。

树脂的特点,其单元结构主要由三部分组成:不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基和功能基团所带的相反电荷的可交换离子。随着离子交换技术的不断发展,树脂在水处理领域的应用不断扩大,越来越显示出它的性,具有可深度净化、、可再生性强等优点。

结胶体硅是强碱阴树脂再生不当产生的现象。当原水中二氧化硅和强酸阴离子比值较大或有弱碱阴树脂吸收水中强酸时,在阴树脂再生中可能出现结胶体硅的现象。一般在碱液浓度较高,温度和流速较低时更易发生这种现象。

水处理树脂的材料有很多,常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯),也有苯乙烯和交联剂二乙烯苯聚合得到,还有酚醛类、环氧类、乙烯基吡啶类、脲醛类和氯乙烯类等,不同的材料制成的树脂各不相同,各自有各自的优势,比如丙烯酸系树脂主要用于脱色方面,而苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质。

树脂在水处理中的应用:
1.可用于水质软化和脱盐、制取软化水、纯水和超纯水。
2.在废水处理中,可除去废水中的某些有害物质,回收有价值化学品、重金属和稀有元素。
3.在化工、生物制药等方面,能有效地进行分离、浓缩、提纯等。
4.在食品行业中可以用于制糖、味精、酒的精制。
5.饮用水的过滤,去除钙镁离子,降低饮用水的硬度。
6.在有机合成中,离子交换树脂可以作为催化剂,进行酯化、水解等反应。
7.湿法冶金及其他离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

离子交换是一种可逆的化学反应,其中从溶液中除去溶解的离子并用相同或类似电荷的其他离子替换。离子交换树脂本身不是化学反应物,而是促进离子交换反应的物理介质。树脂本身由形成烃网络的有机聚合物组成。整个聚合物基质是离子交换位点,其中带正电离子(阳离子)或带负电离子(阴离子)的所谓“官能团”固定在聚合物网络上。这些官能团容易吸引相反电荷的离子。

随着时间的推移,污染物离子与离子交换树脂中的所有可用交换位点结合。一旦树脂耗尽,通过所谓的再生循环将其恢复以供进一步使用。在再生循环期间,通过施加浓缩的再生溶液基本上逆转离子交换反应。根据树脂的类型和手头的应用,再生剂可以是盐,酸或苛性碱溶液。随着再生循环的进行,离子交换树脂释放污染物离子,将它们交换为再生溶液中存在的离子。污染物离子将作为再生剂流出物流的一部分离开树脂系统,并且需要被适当地排出。

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