離子交換樹脂在純水制備方面的應用

張曉濱

（黑龍江辰能環境技術服務有限公司，黑龍江哈爾濱150006）

離子交換樹脂在純水制備方面的應用

張曉濱

（黑龍江辰能環境技術服務有限公司，黑龍江哈爾濱150006）

本文詳解了離子交換樹脂在純水制備方面的應用。闡述了用離子交換樹脂生產超純水、高純水的工藝流程及其特點，綜述了離子交換樹脂在純水制備方面的應用現狀。

離子交換樹脂；純水；制備

離子交換是以離子交換樹脂上的可交換離子與液相中離子間發生交換為基礎的分離方法。離子交換系統是陰、陽離子交換樹脂對水中的各種陰、陽離子進行置換的一種傳統水處理工藝，陰、陽離子交換樹脂按不同的比例搭配可組成離子交換陽床系統、離子交換陰床系統及離子交換混床系統，而混床系統又通常是用在反滲透等水處理工藝之后用來制取超純水、高純水的終端工藝，它是目前用來制備超純水、高純水不可替代的手段之一。

1 樹脂的選擇

1.1 陽離子樹脂

制備純水用的陽離子交換樹脂一般是苯乙烯強酸型，國產有732型聚苯乙烯強酸型陽離子交換樹脂，其全交換量大于或等于4.5N·g-1；粒度16～50目（即1.2～0.3mm）；含水量40%～50%；出廠時為鈉型，因為鈉型較氫型穩定。

1.2 陰離子樹脂

制備純水用的陰離子交換樹脂是苯乙烯強堿型，國產有717或711型聚苯乙烯強堿型陰離子交換樹脂，其全交換量大于或等于3N·g-1；粒度15～60目；含水40%～50%；出廠時為氯型，因為氯型較氫氧型穩定。

2 工藝流程的確定

2.1 離子交換柱

離子交換柱為盛裝離子交換樹脂的管柱，其柱高根據實際產水量最好設計在1.5m以上，其長度和直徑比至少應為5∶1，交換柱材質用聚乙烯塑料為好，其結構見圖1。

圖1 離子交換柱結構Fig.1Constitution of ion exchange column

2.2 離子交換柱的組合形式

離子交換柱的組合形式有多種多樣，但基本上可歸納為以下3種：復合式、混合式和聯合式。

2.2.1 復合式由兩個以上的陽、陰離子交換柱串連在一起，即陽柱-陰柱或陽柱-陰柱-陽柱-陰柱。復合式又稱復合床，其陽、陰兩種樹脂的用量按其交換容量值而定。復合式交換水的質量不高，若設計的交換柱的對數越多，交換水的質量也就越高，但出水速度隨之變慢。

2.2.2 混合式混合式是將陽、陰兩種樹脂均勻地混合裝入一個或多個交換柱內，稱為混合式或混合床。由于陽、陰樹脂緊密接觸，混合床可以看成是由無數微型雙床系統串聯而成的。混合式陽、陰兩種樹脂的用量通常按體積比1∶1.5～2.0或按濕重1∶1.3～1.8的比例計算。混合式交換水的水質純度高，但出水速度慢，產水量小，再生樹脂頻繁。

2.2.3 聯合式將復合式和混合式組裝在一起，這樣的組合型稱為聯合式或聯合床。

聯合式工藝流程：由于聯合式集中了復合式和混合式的優點：即交換能力強，出水質量高，交換容量大，使用時間長，是經常采用的較理想的組合型式。其工藝流程見圖2。

圖2 離子交換流程Fig.2Process of ion exchange

3 離子交換樹脂的處理與再生

3.1 新樹脂的處理與再生

將陽、陰樹脂分別用清水浸泡24h，使樹脂顆粒充分膨脹，反復用清水洗滌至水澄清，然后將陽、陰樹脂分別用酸、堿反復交替處理，每次均用清水洗至pH近中性，最后陽樹脂用酸轉成H+型，陰樹脂用堿轉成OH-型，帶水裝入交換柱中待用。

3.2 老化樹脂的處理與再生

陽樹脂老化顯深色，陰樹脂老化通常為不明顯的變淺。老化樹脂的再生包括逆洗、轉型、洗滌等。

3.2.1 復合床

（1）逆洗陽、陰樹脂分別逐床進行逆洗。原水自下而上通過樹脂層，直至流出水澄清為止。

（2）轉型將再生液自上而下通過樹脂層，陽樹脂用8%HCl，陰樹脂用8%NaOH，可以動態和靜態相結合，一般動態效果好，控制流速，使再生液接觸陽、陰樹脂的時間控制在60～90min。

（3）洗滌再生后殘留的酸堿一定要洗滌干凈，陽樹脂洗至pH值為3～4甲橙指示液不變紅；陰樹脂洗至pH值為8～9酚酞指示液顯粉紅色，即為終點。

3.2.2 混合床

（1）逆洗分離原水自下而上通過樹脂層，進水速度自小而大，利用陽、陰樹脂的濕真比重差異，將濕真比重大的陽樹脂留在交換柱下層，濕真比重小的陰樹脂留在交換柱上層，達到分離目的。

（2）陰樹脂的轉型與洗滌將再生液自上而下通過樹脂層，然后用復床水洗滌，洗至pH值為7～8即可。

（3）陽樹脂的轉型與洗滌將再生液自陽、陰樹脂分界處的進液管通入樹脂層，上面同時淋入復床純水，并控制水量，洗至pH值為5～6即可。

（4）樹脂的混合陽、陰樹脂經過轉型、洗滌后，自交換柱的底部通入壓縮空氣，樹脂呈棉花團狀說明再生完成。

（5）運行經過轉型、洗滌符合要求后即可進行交換，控制出水質量，直至達到出水合格予以收集。

4 結語

離子交換樹脂在純水制備方面的應用技術是一種傳統的水處理技術，近年來，用離子交換制備純水被廣泛應用在電子用純水、電力高純水、化工電鍍超純水、鍋爐補給水及醫藥用超純水等工業超純水、高純水的制備上，它是目前用來制備超純水、高純水不可替代的手段之一。

［1］王伊強，張永忠.基礎化學實驗［M］.北京：中國農業出版社，2001.

［2］南京大學.無機及分析化學實驗（第三版）［M］.北京：高等教育出版社，1998.

Application of ion exchange resin in preparation pure water

ZHANG Xiao-bin
（Heilongjiang Chenneng Environment Technical Service Co.,Harbin 150006，China）

This paper explained applications of ion exchange resin in pure water preparation.The paper with ion exchange resin production pure water,high pure water process flow and its characteristics,reviews the present situation of the application of ion exchange resin in the preparation pure water.

ion exchange resin；pure water；preparation

book=2012,ebook=53

TQ

A

1002-1124（2012）07-0073-02

2012-07-10

張曉濱（1958-），女，工程師，現從事技術管理工作。