离子交换树脂去除水中溴化物的应用分析

离子交换树脂去除水中溴化物的应用分析

离子交换树脂在去除水中溴化物（Br?）方面是一种高效、可再生且具有选择性的水处理技术，尤其适用于饮用水深度净化、工业废水处理及高纯水制备等场景。以下从使用方法和技术优点两方面进行详细阐述：

 

一、 使用方法

1.树脂选型标准

去除溴化物主要依靠强碱性阴离子交换树脂（Type I 或 Type II），其功能基团为季铵基（–N?(CH?)? 或 –N?(CH?)?C?H?OH）。选型时需考虑以下因素：

（1）对溴离子的选择性：树脂对不同阴离子的亲和力顺序通常为：

虽然 Br?的选择性低于 SO??? 和 NO??，但高于 Cl? 和 HCO??，因此在低硫酸盐/硝酸盐背景水中效果更佳。

（2）交联度与粒径：一般选用交联度为 8%~12%的凝胶型或大孔型树脂，以平衡动力学性能与机械强度。

（3）抗污染能力：若原水中含有机物较多，宜选用大孔型树脂以减少有机物堵塞。

（4）再生效率：优先选择再生率高、耐多次再生循环的树脂。

常见商用树脂示例：INDION NSSR、Dowex 21K XLT等。

2.典型工艺流程

典型的离子交换除溴工艺流程如下（文字描述，可配合流程图）：

（1）单柱或双柱串联：为保证出水水质稳定，常采用双柱串联（一用一备）。

（2）预处理必要性：去除悬浮物、有机物及高价阴离子（如 SO???），避免树脂中毒或竞争吸附。

3.操作条件

参数	推荐范围	说明
流速	5–20 BV/h（床体积/小时）	过高降低接触时间，影响去除率；过低降低处理效率
pH 值	5–9	强碱性树脂在此范围内稳定；极端 pH 可能引起功能基降解
温度	5–40°C	温度过高加速老化，过低降低动力学速率
进水 Br? 浓度	<10 mg/L（饮用水标准）	高浓度需多级处理或预稀释

注：1 BV = 树脂床体积（L）

4.再生处理流程

再生是恢复树脂交换能力的关键步骤，典型流程如下：

（1）反洗：用清水自下而上冲洗，松动树脂层并去除截留杂质。

（2）再生：用 5–10% NaCl 溶液（或 2–4% NaOH）以 2–4 BV/h 流速通过树脂层，将 Br?置换下来：再生时逆向进行：

（3）慢速置换：继续用少量再生液低速淋洗，提高再生效率。

（4）快速冲洗：用去离子水冲洗至出水 Cl? 浓度稳定、电导率达标。

（5）备用或投运。

再生废液含高浓度 Br? 和 Cl?，需妥善处理（如浓缩回收溴、高级氧化分解或安全排放）。

2. 技术优点（对比其他除溴技术）

技术指标	离子交换树脂法	活性炭吸附	反渗透（RO）	化学沉淀/氧化法
去除效率	高（>90%，低浓度下更优）	低（Br? 极性高，难吸附）	中高（70–95%，受膜类型影响）	可变（依赖药剂与反应条件）
选择性	较高（可通过树脂改性提升）	极低	无选择性（按离子价态/尺寸）	低（易受共存离子干扰）
运行成本	中等（再生耗盐，能耗低）	低（但需频繁更换）	高（高压泵能耗大）	中（药剂成本+污泥处理）
环境友好性	高（无副产物，再生液可处理）	中（废弃炭需处置）	中（浓水含高盐需处理）	低（产生含溴副产物如溴酸盐）
适用浓度范围	适用于 μg/L 至 mg/L 级	不适用	适用于中高浓度	适用于高浓度
自动化程度	高（可全自动运行）	中	高	中

二、独特优势总结：

1. 高效低浓度去除：特别适合饮用水中痕量溴化物（<0.1 mg/L）的深度去除，满足 WHO 或 EPA 对溴酸盐前体物的控制要求。

2. 可再生循环使用：树脂寿命可达 3–5 年，大幅降低长期运行成本。

3. 无有害副产物：不同于臭氧/氯氧化法可能生成致癌性溴酸盐（BrO??），离子交换过程为物理化学吸附，不改变溴形态。

4. 模块化设计灵活：易于集成到现有水处理系统中，适用于分散式或集中式供水。

5. 选择性可调控：通过功能基修饰（如引入疏水基团）可开发对 Br? 具有更高亲和力的特种树脂。

三、结语

离子交换树脂法在去除水中溴化物方面兼具高效性、可控性和可持续性，尤其在对出水水质要求严格、溴浓度较低的场景中具有不可替代的优势。