6-3 阳离子交换树脂特性在线视频

同学们好！在前面我们介绍过，离子交换树脂根据活性基团的性质

可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂

在这一节，我们先为大家介绍阳离子交换树脂的特性

首先我们来看看阳离子交换树脂的类型

按活性基团的性质，阳离子交换树脂分为强酸性和弱酸性

强酸性阳离子交换树脂根据交换离子的类型

又分为Na+交换树脂，简写为RNa，和H+交换树脂，简写为RH

以Na+ 交换树脂为例，我们先来看看强酸性阳离子交换树脂的特性

Na+交换树脂可以与水中的碳酸盐硬度，比如碳酸氢钙

发生离子交换反应，同时也可以和水中的非碳酸盐硬度

比如硫酸钙、氯化镁，发生离子交换反应

因此它可以去除碳酸盐和非碳酸盐硬度，不产生酸性水

总含盐量没有明显变化，但碱度不发生变化

而对于H+交换树脂，它可以去除碳酸盐硬度

水中的钙或镁离子被交换到树脂上，碳酸氢根生成二氧化碳和水

因此在去除碳酸盐硬度的过程中，也去除了碱度

同时，非碳酸盐硬度也可以被去除，而氯离子和硫酸根生成了相应的酸

因此，出水呈酸性

而对于水中的Na+，也会与树脂中的H+发生离子交换

产生Na型树脂，但不起软化作用

因此，H+交换树脂的出水的水质变化是比较复杂的

那么，它是如何变化的呢？

下面我们来具体看看

假设，把H+交换树脂装填在一个柱子中，原水从柱子上部进入

经离子交换后的出水从柱子底部流出

以运行时间为横坐标，出水硬度、酸度或碱度为纵坐标

我们就可以得到H+交换树脂出水水质变化的全过程图，如这个图所示

根据出水水质的变化特征，H+交换树脂的交换过程可以分成几个阶段

第一阶段是Na+泄漏之前，即a点之前

当原水流经H+交换树脂时，原水中的所有阳离子均被树脂上的H+所交换

出水中检测不出钙、镁离子和钠离子，出水呈酸性，强酸酸度保持恒定

第二阶段是从Na+开始泄漏到硬度离子泄漏之前，即从a点到b点

一旦Na+开始泄漏，Na+浓度迅速上升

与之相应，出水酸度开始急剧下降

这是由于阳离子总量总是恒定的，随着出水Na+浓度增加的同时

H+浓度相应减少的缘故

运行到某一时刻，出水中的Na+浓度会超过原水中的Na+浓度

这表明，树脂以前交换上去的Na+开始被原水中的Ca2+、Mg2+置换出来

当出水Na+浓度与原水中强酸根浓度相等时

出水酸度等于零，随后呈碱性

当出水碱度等于原水碱度时，出水Na+浓度达到最高值

此后，在相当一段运行时间内，出水Na+浓度和碱度保持不变

此时，H+交换树脂完全转化成了Na+交换树脂运行

对原水中的Na+不起交换反应，而对原水中的Ca2+、Mg2+仍有交换能力

直到运行到b点，硬度离子开始泄漏

第三阶段是硬度离子泄漏之后

硬度离子开始泄漏后，出水中的硬度开始增加，最后接近于原水硬度

Na+浓度从最高值逐渐下降，最后接近原水Na+浓度

此时，整个树脂层的交换能力几乎全部耗尽

从上述分析，我们可以看到，对于H+交换树脂

出水中离子出现的顺序为，H+、Na+、Mg2+和Ca2+

由于H+交换树脂的有两个泄漏点，一个是Na+泄漏，另一个是硬度泄漏

因此，可以根据原水水质和处理要求，来控制树脂运行的失效点

在水的脱盐系统中，失效点以Na+泄漏为准

在水的软化系统中，也可以考虑以硬度泄漏为准

以上我们介绍了强酸性阳离子交换树脂特性

下面看看弱酸性阳离子交换树脂有什么不同

目前应用最广泛的弱酸性阳离子交换树脂主要是丙烯酸型阳离子交换树脂

其结构如这个图所示

活性基团是羧酸，可交换离子是H+

弱酸性阳离子交换树脂由于羧酸离解度较小

只能去除碳酸盐硬度，如这个式子所示

和水中的碳酸氢钙或碳酸氢镁进行交换反应，产生碳酸

由于碳酸只有极少量离解为H+

因此并不影响树脂上的可交换离子H+继续离解

并和水中的Ca2+、Mg2+进行交换反应

而且碳酸是弱酸，容易分解成CO2逸出

更有利于树脂中的H+继续离解

但它不能去除非碳酸盐硬度

弱酸性阳离子交换树脂的另一个特点是它的交换容量比较大

因为所含有的交换基团比较多，比强酸性阳离子交换树脂要高一倍多

再有，就是再生比较容易

在这一节，介绍了阳离子交换树脂的特性

那么，阴离子交换树脂会有什么特性呢？

我们将在下一节介绍