水中溶解物质去除技术

水中溶解物质去除技术水中溶解物质去除技术一、离子交换法离子交换剂分为无机和有机两大类。无机的离子交换剂有天然沸石和人工合成沸石。沸石既可作阳离子交换剂，也能用作吸附剂。有机的离子交换剂有磺化煤和各种离子交换树脂。离子交换树脂是一类具有离子交换特性的有机高分子聚合电解质，离子交换树脂的合成一般是先制备母体，然后通过化学反应引入相应的离子交换基团。1、离子交换树脂的结构：一部分是不溶性的树脂本体(resinmatrix)。树脂本体为有机化合物和交联剂组成的高分子共聚物。交联剂的作用是使树脂本体形成立体的网状结构。另一部分是具有活性的交换基团(也叫活性基团)。交换基团(functionalgroup)由起交换作用的离子和与树脂本体联结的离子组成。离子交换树脂分为阳离子交换树脂(cationresin)和阴离子交换树脂(anionresin)。按活性基团中酸碱的强弱分为:(1)强酸性阳离子交换树脂，活性基团一般为-SO3H，故又称磺酸型阳离子交换树脂。(2)弱酸性阳离子交换树脂，活性基团一般为-COOH，故又称羧酸型阳离子交换树脂。其中活性基团中的H+可以被Na+代替，因此阳离子交换树脂又可分为氢型和钠型。(3)强碱性阴离子交换树脂，活性基团一般为oNOH，故又称为季胺型阴离子交换树脂。(4)弱碱性阴离子交换树脂，活性基团一般有-NH3OH、=NH2OH和oNHOH之分，故分别又称伯胺型，仲胺型和叔胺型离子交换树脂。阴离子交换树脂中的氢氧根离子OH-可以用氯离子Cl-代替。因此，阴离子交换树脂又有氢氧型和氯型之分。根据离子交换树脂颗粒内部结构特点，又分为凝胶型和大孔型两类。两者的区别在于聚合过程中加入或不加入致孔剂的制备方法，可使得到的母体有大孔型或凝胶型的物理结构。2、离子交换树脂的性能指标(1)离子交换容量交换容量(exchangecapacity)是树脂交换能力大小的标准，可以用重量法和容积法两种方法表示。重量法是指单位重量的干树脂中离子交换基团的数量，用mmo1/g或mo1/g来表示。容积法是指单位体积的湿树脂中离子交换基团的数量，用mmol/L或mol/m3树脂来表示。由于树脂一般在湿态下使用，因此常用的是容积法。全交换容量是指树脂中活性基团的总数。工作交换容量是指在给定的工作条件下，实际所发挥的交换容量，实际应用中由于受各种因素的影响，一般工作交换容量只有总交换容量的60%-70%。有效交换容量是指出水到达一定指标时交换树脂的交换容量。(2)含水率含水率通常以每克湿树脂(去除表面水分后)所含水分百分数来表示。(3)相对密度离子交换树脂的相对密度有三种表示方法:干真密度、湿真密度和湿视密度。干密度是指在115℃真空干燥后的密度;湿真密度是指树脂在水中充分膨涨后的质量与树脂所占体积(不包括空隙)之比;湿视密度是指树脂在水中充分膨涨后单位体积树脂所具有的质量。(4)溶胀性当树脂由一种离子型态转变为另一种离子型态时所发生的体积变化称为溶胀性或膨胀性。树脂溶胀的程度用溶胀度来表示。如强酸阳离子交换树脂由钠型转变成氢型时，其体积溶胀度约为5%-7%。(5)耐热性各种树脂所能承受的温度都有一个高限，超过这个极限，就会发生比较严重的热分解现象，影响交换容量和使用寿命。(6)交联度交联剂占单体质量的百分数称为交联度。交联度直接影响树脂的性能，交联度越高，树脂的机械强度就越大，对离子的选择性就越强，但交换速度就越慢。(7)选择性离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能称为选择性，它是决定离子交换法处理效率的一个主要因素。(8)化学稳定性废水中的氧化剂，如氧、氯、铬酸、硝酸等，由于其氧化作用能使树脂网状结构破坏，活性基团的数量和性质也会发生变化。防止树脂因氧化而化学降解的办法有三种：一是采用高交联度的树脂;二是在废水中加入适量的还原剂;三是使交换柱内的pH值保持在6左右。除上述几项指标外，还有树脂的外形、粘度、耐磨性、在水中的不溶性等。3、离子交换基本理论(1)离子交换过程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。过程通常分为五个阶段:1)交换离子从溶液中扩散到树脂颗粒表面;2)交换离子在树脂颗粒内部扩散;3)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;4)被交换下来的离子在树脂颗粒内部扩散;5)被交换下来的离子在溶液中扩散。(2)离子交换树脂的选择性：一些离子很容易被吸附而另一些离子却很难吸附，被树脂吸附的离子再生的时候，有的离子很容易被置换下来，而有的却很难被置换。离子交换树脂所具有的这种性能称为选择性。树脂对各种离子的交换能力是不同的，交换能力大小主要取决于各种离子对该树脂的亲合力。强酸性阳离子交换树脂的选择顺序为:Fe3+>Cr3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+