离子交换树脂的原理及应用重点阅读精编 .pdfVIP

离子交换树脂的原理及

应用重点阅读精编

：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986Documentnumber

如何筛分混合的阴阳离子交换树脂

离子交换树脂的工作原理及优缺点分析

将离子性官能基结合在树脂（有机高分子）上的材料，称

之为“离子交换树脂”。树脂表面带有磺酸(sulfonic

acid)者，称为阳离子交换树脂，而带有四级氨离子的，

则为阴离子交换树脂。由於离子交换树脂可以有效去除水

中阴阳离子，所以经常使用於纯水、超纯水的制造程序

中。(见下图)

离子交换树脂上的官能基虽可去除原水(Feedwater)中

的离子，但随着使用一段时间之后,因官能基的饱和而导致

去离子效率的降低，引发水质劣化的缺点。此外，离子交

换树脂本身也是有机物质，使用中会受到氧化分解、机械

性破裂、担体流出而造成有机物质的溶出。此外，带有电

荷的有机物质也会受到离子交换树脂的吸附，使离子交换

树脂很容易受到有机物质的污染(Fouling)。而有些微生

物由於菌体表面带着负电，也会被阳离子交换树脂所吸

附，树脂表面因而成为微生物的繁殖场地，造成纯水的污

染。在此同时，微生物所产生的代谢产物也会成为有机物

质的污染来源。这些都是使用离子交换树脂时，引发水质

劣化而不可不注意的地方。

通常失去离子去除能力（饱和）的离子交换树脂，虽然可

以经由酸碱药剂的作用来再生，达到重复使用的目的，但

若因为有机物质的吸附（污染）而造成效率不好时，树脂

的去除性能就会降低。此外，依再生用化学药剂的品质不

同也会有离子交换树脂本身被污染的风险。因此，超纯水

系统所使用的离子交换树脂几乎是不能进行再生处理的。

离子交换树脂的原理及应用是什么

原理

离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。一般

情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。当水

中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离

子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量

降低，水的硬度下降。硬水就变为软水，这是软化水设备

的工作过程。

当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化

能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠

离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结

合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再

生”。

由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包

括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢

冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工

序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可

能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化

水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动

软化水设备会增加盐水重注过程)。

反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由

原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能

完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是

水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截

下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。

吸盐(再生)：即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是

采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷

射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。在实际工

作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯

用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水

慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左

右，实际时间受用盐量的影响。

慢冲洗(置换)：在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的

流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由

于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠

离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过

程，所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸

盐的时间相同，即30分钟左右。

快冲洗：为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工

作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，这个过程的最后

出水应为达标的软水。一般情况下，快冲洗过程为5-15分

钟。

应用

1）水处理

水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树

脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离

子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理

上，其次是原子能、半导体、电子工业等。

2）食品工业

离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等

工业装置上。例如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉

后，再经水