离子交换法是一种借助于离子交换剂(ion exchange resin)上的离子和废水中的离子进行交换反应而除去废水中有害离子的方法。

离子交换过程也可以看成是一种特殊吸附过程，所以在许多方面都与吸附过程类同。

离子交换过程的特点在于:它主要吸附水中以离子态存在的物质，并进行等当量的离子交换。

在废水处理中，离子交换主要用于回收和去除废水中金、银、铜、镉、铬、锌等金属离子，对于净化放射性废水及有机废水也有应用。

离子交换过程可以看作是固相的离子交换树脂与液相（废水）电解质之间的化学置换反应。

其中： 和 代表阳、阴交换树脂的本体，和代表树脂上可被交换的离子，和表示溶液中待交换的离子。

过程通常分为五个阶段:

（a）交换离子从溶液中扩散到树脂颗粒表面；

（b）交换离子在树脂颗粒内部扩散；

（c）交换离子与结合在树脂活性基团上的可交换离子发生交换反应；

（d）被交换下来的离子在树脂颗粒内部扩散；

（e）被交换下来的离子在溶液中扩散。

离子交换的总速度取决于扩散速度。

结构

母体（骨架）：高分子化合物和交联剂经聚合反应而生成的共聚物

根据组成母体的单体材料：苯乙烯（最广泛）、丙烯酸、酚醛系列

活性基团：遇水电离，称为固定部分和活动部分

具有交换性（可交换离子）

强酸阳离子

弱酸阳离子（PH5-14）：RCOOH

强碱阴离子（PH1-12）：R≡NOH季胺

弱碱阴离子（PH0-7）：R≡NHOH叔胺

               仲胺

               （伯胺）

‍阳离子

1．RNa

特点：去除碳酸盐和非碳酸盐硬度，总含盐量（阳离子总重量）有所变化，但碱度不变。

2．RH

碳酸盐硬度，生成―――同时碱度也去除了。

非碳酸盐硬度，生成――出水酸性

对于--- 产生钠型树脂，但不起软化作用

3．弱酸型RCOOH（目前应用广的主要是丙烯酸型）

由于电离较弱，只能去除碳酸盐硬度

但交换容量大（活性基团多），比强酸型高一倍。

再生容易。

强碱性阴离子树脂

※可以交换经H离子交换出来的各种阴离子。

为彻底除硅：阴离子树脂进水的pH必须较低

若进水酸性降低，则

生成的NaOH阻碍反应向右进行。

※化学稳定性比阳树脂差。

易受氧化剂的氧化而变质。特别是其中的氮氧化后，碱性逐渐变弱。交换容量逐渐较少。

抗有机物污染能力较差――交换能力逐渐降低。原因尚不清楚。但一般认为阴树脂的交联程度不均，有机物易被交联紧密部分卡住。

弱碱性阴树脂

※只能与强酸阴离子交换反应（以酸形式存在时）。

如：

※极易再生

※与强碱阴树脂一快用

弱碱――去除强酸阴离子

强碱――去除其他阴离子

同时，强碱阴树脂的再生废碱液――再生弱碱性阴树脂

树脂内部孔隙较大，抗有机污染能力较强，交换容量较大。‍

1）密度：湿真密度：1.1-1.3 g/ml 溶胀后的质量与本身所占体积之比（不包括树脂颗粒之间的孔隙），用于确定反冲洗强度，混合床的分层

湿视密度（堆积体积）：0.6-0.85 g/ml 计算树脂用量

2）交换容量：是树脂最重要的性能，表示树脂交换能力的大小。

以体积（湿树脂）和重量（干树脂）两种表示方式mmol/g,mmol/l。

全交换容量：可用滴定法测定或从理论上计算

工作交换容量：实际工作条件下的，全的60－70％

3）离子交换树脂的选择性

与水中离子种类、树脂交换基团的性能有很大关系，同时也受离子浓度和温度的影响。

在常温和低浓度时：

* 离子电荷愈多，愈易被交换

* 原子序数愈大，即水合半径愈小，愈易被交换：

* 和的交换选择性与树脂交换基团酸、碱性的强弱有关。

对于强酸阳树脂：

而对于弱酸阳树脂：

强碱阴树脂；弱碱阴树脂

▶ 交换

▶ 反洗：松动树脂层，使再生液分布均匀，流速15m/h，运行15分钟。

▶ 再生：当出水离子浓度达到极限时，进行再生。（4-6%盐酸；2%硫酸；5-10%氯化钠）

▶ 清洗：洗去残留的再生液

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