工業(yè)廢水的離子交換法
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離子交換法廣泛應(yīng)用在水的軟化、純水制備、貴重金屬離子的回收及放射性
廢水、有機(jī)廢水的處理方面。它主要借助于離子交換劑上離子和水中離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去廢水中的有害離子態(tài)物質(zhì)。
離子交換劑
(1)分類、組成離子交換劑根據(jù)其材料可分為無(wú)機(jī)離子交換劑和有機(jī)離子交換劑，根據(jù)其來(lái)源又可分為天然離子交換劑和人工合成離子交換劑，根據(jù)其交換能力可分為強(qiáng)酸性、弱酸性、強(qiáng)堿性、弱堿性等多種類型。離子交換樹(shù)脂含有一種或多種活性基團(tuán)，根據(jù)基團(tuán)的解離程度不同，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂內(nèi)的活性基團(tuán)是酸性的，陰離子交換樹(shù)脂內(nèi)的活性基團(tuán)是堿性的。根據(jù)其酸堿性的強(qiáng)弱，可將樹(shù)脂分為強(qiáng)酸（RS03H)、弱酸（RCOOH)、強(qiáng)堿（R4NOH)、弱堿（R?NH3OH,”=1?3)4類。
(2)物理化學(xué)性質(zhì)離子交換樹(shù)脂由于組成和結(jié)構(gòu)不同，所以離子交換樹(shù)脂的有著不同的物理化學(xué)性質(zhì)。常用凝膠樹(shù)脂的主要物理化學(xué)性能如下。
①外觀凝膠型離子交換樹(shù)脂為透明或半透明的小球，大孔樹(shù)脂為不透明或者乳白色的球體。
②密度不同的離子交換樹(shù)脂具有不同的密度。離子交換樹(shù)脂的相對(duì)密度有3種表示方法：干真密度、濕真密度和視密度。
③含水量水中充分溶脹的濕樹(shù)脂所含水的質(zhì)量占濕樹(shù)脂的百分?jǐn)?shù)，含水量主要取決于交聯(lián)度、活性基團(tuán)的類型和數(shù)量等，一般在50%左右。
④溶脹性樹(shù)脂溶脹的程度用溶脹來(lái)表示。溶脹性當(dāng)樹(shù)脂由一種離子型態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N離子型態(tài)時(shí)所發(fā)生的體積變化稱為溶脹性或膨脹。如強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂由鈉型轉(zhuǎn)變成氫型時(shí)其體積溶脹度約為5%?7%。
⑤機(jī)械強(qiáng)度樹(shù)脂在使用過(guò)程中由于受到?jīng)_擊、碰撞、摩擦以及脹縮作用，會(huì)發(fā)生破碎。而機(jī)械強(qiáng)度指樹(shù)脂保持完整顆粒性的能力。樹(shù)脂的機(jī)械強(qiáng)度主要取決于交聯(lián)度和溶脹率，交聯(lián)度越大、溶脹率越小，機(jī)械強(qiáng)度越髙。
⑥耐熱性通常情況下樹(shù)脂的使用和儲(chǔ)藏溫度控制在5?40°C。超過(guò)這個(gè)極限，當(dāng)溫度低于0°C時(shí)，樹(shù)脂內(nèi)水分凍結(jié)，使顆粒破裂。而溫度過(guò)高，就會(huì)發(fā)生比較嚴(yán)重的熱分解現(xiàn)象，會(huì)影響交換容量和使用壽命。
⑦孔結(jié)構(gòu)孔結(jié)構(gòu)不同會(huì)直接影響大孔樹(shù)脂的交換容量、交換速度等性能。目前使用的D001X14?20系列樹(shù)脂，其平均孔徑為（100?154)X10_1()m，孔容0.09?0.21mL/g，比表面積16?36.4m2/g，交換容量1.79?1.96mmol/mL。
⑧離子交換容量交換容量是樹(shù)脂交換能力大小的標(biāo)準(zhǔn)，可以用容積法和重量法兩種方法表示。容積法是指單位體積的濕樹(shù)脂中離子交換基團(tuán)的數(shù)量，用mmol/L樹(shù)脂或mol/m3樹(shù)脂來(lái)表示。重量法是指單位重量的干樹(shù)脂中離子交換基團(tuán)的數(shù)量用mmol/g樹(shù)脂或mol/g樹(shù)脂來(lái)表示。由于樹(shù)脂一般在濕態(tài)下使用，因此常用的是容積法。離子交換容量有以下幾種：全交換容量，工作交換容量，有效交換容量。
⑨化學(xué)穩(wěn)定性廢水中的氧化劑如氧、氯、鉻酸、硝酸等，由于其氧化作用能使樹(shù)脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，活性基團(tuán)的數(shù)量和性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化。防止樹(shù)脂因氧化而化學(xué)降解的辦法。一是采用高交聯(lián)度的樹(shù)脂，二是在廢水中加人適量的還原劑，三是使交換柱內(nèi)的pH保持在6左右。
除上述幾項(xiàng)指標(biāo)外，還有樹(shù)脂的外形、黏度、耐磨性、在水中的不溶性等。
