离子交换和离子交换树脂

离子交换(IE)是一种水处理方法,用于去除水和其他液体溶液中不需要的溶解杂质。完成这一过程的方法是将来自污染物的离子与来自理想物质的离子交换。这些离子包含一个正电荷称为阳离子或一个负电荷称为阴离子。为了保持水的中性电荷,交换的离子必须具有相同类型的(+或-)电荷。

水中溶解的污染物

离子通常是在污染物溶解在水中时形成的。当溶解的物质在水中时,它仍然是透明的。另一方面,如果污染物是固体颗粒,水就会浑浊。固体物质可以通过各种过滤方法从水中除去。这些固体颗粒必须首先从水中除去,然后再通过离子交换取代溶解的颗粒。

离子交换软化水

离子交换的一个常见用途是软化水。硬水主要含有溶解的钙离子和镁离子。这些离子会沉淀,导致水管和工厂锅炉结垢,如果不清除,可能导致系统损坏。

为了软化水,我们将交换硬阳离子(钙和钙)++和镁毫克++)为另一种不会导致水垢形成的阳离子。这一过程涉及到使用带有钠(Na)的交换树脂珠+).该系统将通过硬离子(Ca++和毫克++)通过树脂珠将这些阳离子取代为两个钠离子。

离子交换反应可以表示为:

2 RNa + Ca++- > R2Ca + 2na+

每一个进入树脂珠的钙或镁离子都会与两个离开树脂珠的钠离子交换。阴离子不能进入树脂珠,因为树脂珠也含有一种永久的磺酸盐(SO3.-)排斥带正电的水离子的阴离子。这种交换发生的原因是树脂珠更喜欢钙和镁而不是钠。最终的结果是钠离子取代了硬离子,尽管水的盐度保持不变。在软化或离子交换过程中,改变的只是水中的盐度成分。重要的是要注意,如果需要,硬离子也可以交换钾与钠离子结合或替代。

去矿化作用

离子交换脱矿是用阳离子和阴离子交换树脂处理的两步过程。你用氢(H+)离子和溶解的阴离子与氢氧化物(OH- - - - - -)离子。通过这个过程,新的正离子和负离子将重新结合形成新的水分子。这个组合可以表示为:

H++哦- - - - - --> hoh -> h2O

这种交换的最终结果是完全去除离子污染物。离子污染物将附着在两种交换树脂上,水将完全脱盐。