水处理中离子交换树脂速度的影响因素

摘要：离子交换树脂的物理性和影响离子交换树脂在实际应用中的因素。

关键字：离子交换树脂；离子交换剂；水处理

离子交换树脂的用途十分广泛，如工业领域中的分离、纯化、回收、催化，化学分析中的纯化、富集等都可用离子交换树脂。随着离子交换技术的不断发展，树脂在水处理领域的应用不断扩大，越来越显示出它的优越性，具有可深度净化、效率高及能达到综合回收等优点。

离子交换水处理是通过离子交换剂，除去水中呈离子态杂质的水处理方法。普遍应用于水处理作离子交换剂的物质是离子交换树脂，它直接影响着离子交换水处理的水质水平和经济性。

离子交换树脂主要由：单体，交联剂，交换基团三个部分组成。按交换基团可分为两大类：阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。离子交换树脂同低分子酸碱一样，根据它们的电离度不同又可将阳离子交换树脂分为强酸性树脂和弱酸性树脂；可将阴离子交换树脂分为强碱性树脂和弱碱性树脂。

一般可以通过离子交换树脂的外观、形状、粒度、密度、含水率、转型膨胀率、耐磨性等物理性能来判别。离子交换反应是可逆反应，但是这种可逆反应并不是在均相溶液中进行，而是在固态的树脂和溶液接触的界面间发生的。这种反应的可逆性使离子交换树脂可以反复使用，是在工业上应用的基础。如果正反应称为交换过程，其逆反应则称为再生过程。

离子交换平衡是某种具体条件下，离子交换能达到的极限状态。它需要较长的时间才能达到。在实际的离子交换水处理中，通常希望交换器在高流速下进行交换与再生。其反应时间是有限的，所以离子交换速度是关键。而影响因素有：

1. 离子性质：离子水合半径越大或所带电荷越多，液膜扩散速度就越慢；
2. 树脂的交联度：树脂的交联度大，其网孔就小，则其孔道扩散即颗粒内扩散就慢。所以，交联度大的树脂的交换速度通常受孔道扩散控制。当水中有半径较大的反离子存在时，交联度对交换速度的影响更为明著；
3. 树脂的粒径：树脂的粒径愈小，交换速度愈快。这是由于孔道扩散距离缩短和液膜扩散的表面积增加之故。但是，树脂的颗粒也不宜太小，因为颗粒太小会增加水流通过树脂层的阻力，且在反洗中容易使树脂流失；
4. 树脂的空隙度：一般来说，树脂颗粒间的空隙度越小，离子交换速度就越快；
5. 水中离子浓度：由于扩散过程是依靠离子的浓度梯度而推动的，所以水溶液中离子浓度大小是影响扩散速度的重要因素；
6. 水溶液的流速：树脂颗粒表面的水膜层厚度随水的流速增加而减小，此时液膜扩散的速度将随之增加，但孔道扩散的速度则基本上不受流速的影响。
7. 水溶液的温度：升高水的温度，能提高离子和分子的热运动速度和降低水的粘度，因此，在一定温度范围内，水温愈高，离子交换的速度愈快，即提高水的温度能同时加快液膜扩散和孔道扩散的速度。

优良的离子交换树脂厂家结合以上因素和交换容量、原水的水质、出水的水质、水处理设备类型等因素综合考虑。需要注意的是在新树脂使用前与旧树脂停用时，都要采用适当的保管措施，否则会直接影响树脂的使用寿命和其交换容量。