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第8章(三)离子交换法离子交换法是利用固相离子交换剂功能基团所带的可交换离子，与接触交换剂的溶液中相同电性的离子进行交换反应，以达到离子的置换、分离、去除、浓缩等目的。离子交换树脂——高分子聚合物电解质。离子交换树脂的结构特征骨架和活性基团组成骨架又称树脂本体或母体活性基团由固定离子和活动离子组成一、离子交换剂离子交换树脂的种类按树脂的类型和孔结构分类：凝胶型树脂、大孔型树脂、多孔凝胶型树脂、巨孔型（MR型）树脂、高巨孔型（超MR型）树脂等。按功能基团的性质分类：含有酸性基团的阳离子交换树脂、含有碱性基团的阴离子交换树脂、含有胺羧基团等的螯合树脂、含有氧化—还原基团的氧化还原树脂（电子交换树脂）、两性树脂等。其中阴、阳离子交换树脂按照活性基团电离强弱程度分为：强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性树脂。按树脂交联度分类：低交联度、一般交联度、高交联度等三种。二、离子交换树脂的选用1.离子交换树脂的有效pH值范围树脂类型强酸性离子交换树脂强碱性离子交换树脂弱酸性离子交换树脂弱碱性离子交换树脂有效pH值范围1~141~125~141~72.交换容量衡量离子交换树脂交换能力的大小。它表示树脂所能交换的交换离子的数量。全交换容量：离子交换树脂内全部可交换的活性基团的数量。此值决定于树脂内部组成，与外界溶液条件无关。平衡交换容量：指在一定的外界溶液条件下，交换反应达到平衡状态时，交换树脂所能交换的离子数量，其值随外界条件变化而异。工作交换容量：指在某一定的应用条件下树脂表现出来的交换容量。树脂的全交换容量最大，平衡交换容量次之，工作交换容量最小。离子交换容量的单位：用每单位重量干树脂所能交换的离子数量表示，eg.mol/kg(干树脂)。用每单位体积湿树脂所能交换的离子数量表示，eg.mol/L(湿树脂)3.交联度4.交换势树脂的交换选择性：离子交换树脂对水溶液或废水中某种离子优先交换的性能，简称选择性。在常温和低浓度下，离子的交换势随溶液中离子价数的增加而增加。在常温和低浓度下，价数相同时，交换势随原子序数的增加而增加。交换势随离子浓度的增加而增大。H+和OH-的交换势取决于树脂的性质。5.树脂的溶胀性6.树脂的物理与化学稳定性7.粒度和密度三、离子交换平衡和离子交换动力学nR-A++Bn+Rn-Bn++nA+nnnnnARBBRAK三、离子交换平衡和离子交换动力学交换离子从溶液中扩散到树脂表面；离子透过树脂颗粒表面的边界膜；离子在树脂颗粒内部孔隙中扩散到交换点；离子在交换点进行交换反应；被交换的离子沿相反方向迁移到溶液中去。四、离子交换工艺过程和设备1.离子交换设备固定床：单层床、双层床、混合床连续床：移动床、流动床2.离子交换工艺过程包括过滤（工作交换）、反洗、再生和清洗四个阶段。这四个阶段依次进行，形成不断循环的工作周期。⑴过滤阶段（交换阶段）利用离子交换树脂的交换能力，从废水中分离脱除需要去除的离子的操作过程。⑵反冲洗阶段目的：一是松动树脂层，使再生液能均匀渗入层中，与交换剂颗粒充分接触；二是把交换过程中产生的破碎粒子和截留的污物冲走。⑶再生阶段再生的推动力主要是反应系统的离子浓度差。再生方式：顺流再生（再生阶段的液流方向和过滤阶段相同者），逆流再生（方向相反）。再生的方法：一次再生和二次再生⑷清洗阶段目的：洗涤残留的再生液和再生时可能出现的反应物。通常清洗的水流方向和过滤时一样，所以又称为正洗。五、离子交换法在废水处理中的应用含铬废水的处理含汞废水的处理