离子交换树脂在纯水制备方面的应用

张晓滨

（黑龙江辰能环境技术服务有限公司，黑龙江哈尔滨150006）

离子交换树脂在纯水制备方面的应用

张晓滨

（黑龙江辰能环境技术服务有限公司，黑龙江哈尔滨150006）

本文详解了离子交换树脂在纯水制备方面的应用。阐述了用离子交换树脂生产超纯水、高纯水的工艺流程及其特点，综述了离子交换树脂在纯水制备方面的应用现状。

离子交换树脂；纯水；制备

离子交换是以离子交换树脂上的可交换离子与液相中离子间发生交换为基础的分离方法。离子交换系统是阴、阳离子交换树脂对水中的各种阴、阳离子进行置换的一种传统水处理工艺，阴、阳离子交换树脂按不同的比例搭配可组成离子交换阳床系统、离子交换阴床系统及离子交换混床系统，而混床系统又通常是用在反渗透等水处理工艺之后用来制取超纯水、高纯水的终端工艺，它是目前用来制备超纯水、高纯水不可替代的手段之一。

1 树脂的选择

1.1 阳离子树脂

制备纯水用的阳离子交换树脂一般是苯乙烯强酸型，国产有732型聚苯乙烯强酸型阳离子交换树脂，其全交换量大于或等于4.5N·g-1；粒度16～50目（即1.2～0.3mm）；含水量40%～50%；出厂时为钠型，因为钠型较氢型稳定。

1.2 阴离子树脂

制备纯水用的阴离子交换树脂是苯乙烯强碱型，国产有717或711型聚苯乙烯强碱型阴离子交换树脂，其全交换量大于或等于3N·g-1；粒度15～60目；含水40%～50%；出厂时为氯型，因为氯型较氢氧型稳定。

2 工艺流程的确定

2.1 离子交换柱

离子交换柱为盛装离子交换树脂的管柱，其柱高根据实际产水量最好设计在1.5m以上，其长度和直径比至少应为5∶1，交换柱材质用聚乙烯塑料为好，其结构见图1。

图1 离子交换柱结构Fig.1Constitution of ion exchange column

2.2 离子交换柱的组合形式

离子交换柱的组合形式有多种多样，但基本上可归纳为以下3种：复合式、混合式和联合式。

2.2.1 复合式由两个以上的阳、阴离子交换柱串连在一起，即阳柱-阴柱或阳柱-阴柱-阳柱-阴柱。复合式又称复合床，其阳、阴两种树脂的用量按其交换容量值而定。复合式交换水的质量不高，若设计的交换柱的对数越多，交换水的质量也就越高，但出水速度随之变慢。

2.2.2 混合式混合式是将阳、阴两种树脂均匀地混合装入一个或多个交换柱内，称为混合式或混合床。由于阳、阴树脂紧密接触，混合床可以看成是由无数微型双床系统串联而成的。混合式阳、阴两种树脂的用量通常按体积比1∶1.5～2.0或按湿重1∶1.3～1.8的比例计算。混合式交换水的水质纯度高，但出水速度慢，产水量小，再生树脂频繁。

2.2.3 联合式将复合式和混合式组装在一起，这样的组合型称为联合式或联合床。

联合式工艺流程：由于联合式集中了复合式和混合式的优点：即交换能力强，出水质量高，交换容量大，使用时间长，是经常采用的较理想的组合型式。其工艺流程见图2。

图2 离子交换流程Fig.2Process of ion exchange

3 离子交换树脂的处理与再生

3.1 新树脂的处理与再生

将阳、阴树脂分别用清水浸泡24h，使树脂颗粒充分膨胀，反复用清水洗涤至水澄清，然后将阳、阴树脂分别用酸、碱反复交替处理，每次均用清水洗至pH近中性，最后阳树脂用酸转成H+型，阴树脂用碱转成OH-型，带水装入交换柱中待用。

3.2 老化树脂的处理与再生

阳树脂老化显深色，阴树脂老化通常为不明显的变浅。老化树脂的再生包括逆洗、转型、洗涤等。

3.2.1 复合床

（1）逆洗阳、阴树脂分别逐床进行逆洗。原水自下而上通过树脂层，直至流出水澄清为止。

（2）转型将再生液自上而下通过树脂层，阳树脂用8%HCl，阴树脂用8%NaOH，可以动态和静态相结合，一般动态效果好，控制流速，使再生液接触阳、阴树脂的时间控制在60～90min。

（3）洗涤再生后残留的酸碱一定要洗涤干净，阳树脂洗至pH值为3～4甲橙指示液不变红；阴树脂洗至pH值为8～9酚酞指示液显粉红色，即为终点。

3.2.2 混合床

（1）逆洗分离原水自下而上通过树脂层，进水速度自小而大，利用阳、阴树脂的湿真比重差异，将湿真比重大的阳树脂留在交换柱下层，湿真比重小的阴树脂留在交换柱上层，达到分离目的。

（2）阴树脂的转型与洗涤将再生液自上而下通过树脂层，然后用复床水洗涤，洗至pH值为7～8即可。

（3）阳树脂的转型与洗涤将再生液自阳、阴树脂分界处的进液管通入树脂层，上面同时淋入复床纯水，并控制水量，洗至pH值为5～6即可。

（4）树脂的混合阳、阴树脂经过转型、洗涤后，自交换柱的底部通入压缩空气，树脂呈棉花团状说明再生完成。

（5）运行经过转型、洗涤符合要求后即可进行交换，控制出水质量，直至达到出水合格予以收集。

4 结语

离子交换树脂在纯水制备方面的应用技术是一种传统的水处理技术，近年来，用离子交换制备纯水被广泛应用在电子用纯水、电力高纯水、化工电镀超纯水、锅炉补给水及医药用超纯水等工业超纯水、高纯水的制备上，它是目前用来制备超纯水、高纯水不可替代的手段之一。

［1］王伊强，张永忠.基础化学实验［M］.北京：中国农业出版社，2001.

［2］南京大学.无机及分析化学实验（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

张晓滨（1958-），女，工程师，现从事技术管理工作。