軟水樹(shù)脂原理

樹(shù)脂軟化水原理

軟水樹(shù)脂由軟水機(jī)的內(nèi)置樹(shù)脂罐，在水通過(guò)時(shí)將水中的硬度離子進(jìn)行置換。就是通常所說(shuō)的“離子交換軟化法”其原理如下：

離子交換水處理是指采用離子交換劑，使交換劑中和水溶液中可交換離子產(chǎn)生符合等物質(zhì)的量規(guī)則的可逆性交換，導(dǎo)致水質(zhì)改善而交換劑的結(jié)構(gòu)并不發(fā)生實(shí)質(zhì)性（化學(xué)的）變化的水處理方式。在這種水處理方式中，只有陽(yáng)離子參與交換反應(yīng)的，稱(chēng)陽(yáng)離子交換水處理；只有陰離子參與交換反應(yīng)的，稱(chēng)陰離子交換水處理；既有陽(yáng)離子又有陰離子參與交換反應(yīng)的，稱(chēng)陽(yáng)、陰離子交換水處理。由于原水的水質(zhì)千差萬(wàn)別，而對(duì)出水水質(zhì)的要求又多種多樣，所以有許多種類(lèi)型的離子交換及某組合的水處理方法，采用這些水處理方法而使原水軟化、除堿和除鹽。離子交換劑中參與交換反應(yīng)的離子是鈉離子Na 時(shí)，此方法稱(chēng)為鈉（Na）型離子交換法，此交換劑稱(chēng)為鈉（Na）型陽(yáng)離子交換劑，相類(lèi)似的，有氫（H）型離子交換法及氫（H）型陽(yáng)離子交換劑等。

樹(shù)脂再生原理

當(dāng)軟水樹(shù)脂置換了水中一定量的鈣鎂等的硬度離子后，將無(wú)法再軟化水，此時(shí)就需要軟水機(jī)進(jìn)行樹(shù)脂再生，也就是樹(shù)脂鈣污染后的還原再生法。

（1） 用Na溶液再生強(qiáng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂時(shí)，宜采取分步再生法。開(kāi)始以低濃度Na溶液再生，因?yàn)榇藭r(shí)從樹(shù)脂上解吸下來(lái)的Ca2 濃度高，但Na濃度較低，即使形成少量Ca2 Na沉淀也會(huì)被溶液沖走。然后逐步提高Na濃度，此時(shí)從樹(shù)脂上解吸下來(lái)的Ca2 濃度低，不會(huì)形成Na沉淀。

（2） 由于弱陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是用強(qiáng)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的再生廢液進(jìn)行再生的。因此，在進(jìn)酸的同時(shí)，弱陽(yáng)離子交換器必須進(jìn)稀釋水（JF9201濾后水），進(jìn)水量以液位不超過(guò)交換器進(jìn)酸口為宜。另外注意觀察弱陽(yáng)離子交換器排出的再生廢液顏色，如呈白色渾濁物，即使調(diào)節(jié)進(jìn)酸濃度。

（3） 進(jìn)酸完后，弱陽(yáng)離子交換器必須立即進(jìn)JF9201濾后水置換清洗，強(qiáng)陽(yáng)離子交換器必須立即進(jìn)精制水置換清洗。

（4） 冬季由于再生液溫度低，更易出現(xiàn)鈣污染。因此在再生前，弱陽(yáng)離子交換器必須擦洗反洗，弱陽(yáng)離子交換器必須與強(qiáng)陽(yáng)離子交換器之間再生廢液的管道必須反沖，做到防患于未然。

此過(guò)程在家用軟水機(jī)內(nèi)需要2-3個(gè)小時(shí)，通常稱(chēng)為軟水機(jī)反沖洗再生。會(huì)根據(jù)軟水機(jī)型號(hào)不同而需要一定量的樹(shù)脂再生劑（Na）。

再生條件

樹(shù)脂再生是離子交換水處理中很重要的一環(huán)。影響再生效果的因素很多，如再生方式，再生劑的種類(lèi)、純度、用量，再生液的濃度、流速、溫度等。要取得好的再生效果，必須進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)，確定最優(yōu)的再生條件。

1、再生方式

軟化樹(shù)脂再生方式按再生液流向與運(yùn)行時(shí)水流方向分為順流、對(duì)流和分流三種。

順流再生是指再生液流向與運(yùn)行時(shí)水流方向一致的再生方式，通常是自上而下流動(dòng)。

對(duì)流再生指再生液流向與運(yùn)行時(shí)水流方向是相對(duì)的。習(xí)慣上將運(yùn)行時(shí)水流向下流動(dòng)，再生液向上流動(dòng)的水處理工藝稱(chēng)逆流再生工藝。將運(yùn)行時(shí)水向上流，床層浮動(dòng);再生時(shí)再生液向下流的水處理工藝稱(chēng)浮動(dòng)床工藝。對(duì)流再生可使出水端樹(shù)脂層再生度最高，出水水質(zhì)好。

分流再生是指再生液自交換器的上端和下端同時(shí)進(jìn)入，由樹(shù)脂層中間的排水裝置排出，運(yùn)行時(shí)水自上而下流過(guò)床層。這種交換器上部床層采用順流再生工藝，下部床層采用對(duì)流再生工藝。

2、再生劑的品種與純度

一般認(rèn)為鹽酸的再生效果優(yōu)于硫酸，硫酸再生成本低于鹽酸。再生劑的純度高，雜質(zhì)含量少，樹(shù)脂的再生程度就高，特別是對(duì)陰樹(shù)脂影響更大。

3、再生劑用量

再生劑用量是影響再生的重要因素，其概念是單位體積樹(shù)脂所用的再生劑的量，單位為kg/m3(樹(shù)脂)或g/L(樹(shù)脂)。另外常用的一個(gè)指標(biāo)是再生劑比耗，它是指投入的再生劑的量與所獲得樹(shù)脂的工作交換容量的比值。還有一種表示法即再生劑耗量，是預(yù)計(jì)取得單位工作交換容量所需純?cè)偕鷦┝?，單位g/mol。

軟化樹(shù)脂從理論上講1mol的再生劑應(yīng)使交換樹(shù)脂恢復(fù)1mol的交換容量，但實(shí)際上再生反應(yīng)最多只能進(jìn)行到離子交換化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)，只用理論量的再生劑再生樹(shù)脂，并不能完全恢復(fù)其交容量，所以用量必須超過(guò)理論量。

提高再生劑的用量，可以提高樹(shù)脂的再生程度，但再生劑比耗增加到一定程度之后，再生程度的提高則不明顯。再生劑用量與離子交換樹(shù)脂的性質(zhì)有關(guān)，一般強(qiáng)型樹(shù)脂所需再生劑用量高于弱型樹(shù)脂。不同的再生方式，再生劑用量也有所不同，一般順流再生的再生劑用量要高于逆流再生的。

軟化樹(shù)脂再生方式采用順流時(shí)，由于再生液首先接觸到的是上部完全失效的樹(shù)脂，所以這一部分樹(shù)脂得到了很好的再生。當(dāng)再生液再往下流與交換器底部樹(shù)脂接觸時(shí)，再生液中已經(jīng)積累了大量被置換出來(lái)的離子，嚴(yán)重影響了交換樹(shù)脂的再生程度，使這部分樹(shù)脂沒(méi)有得到充分的再生，影響了出水水質(zhì)。如果要提高這部分樹(shù)脂的再生程度，就要增加再生劑的用量。

軟化樹(shù)脂再生方式采用逆流時(shí)，由于交換器底部樹(shù)脂總是和新鮮的再生劑相接觸，所以可以達(dá)到很高的再生程度，運(yùn)行時(shí)水最后和這部分再生程度高的樹(shù)脂接觸，保證了出水水質(zhì)。采用逆流再生時(shí)，交換器上部樹(shù)脂再生程度差，雖然它首先與進(jìn)水接觸，但由于水中從樹(shù)脂交換下來(lái)離子含量少，所以還是可以進(jìn)行離子交換的，這部分樹(shù)脂的交換容量仍可以得到充分的發(fā)揮。因此這種再生方式比較優(yōu)越，使用得也比較廣泛。

4、軟化樹(shù)脂再生液的濃度

再生液的濃度與再生方式有關(guān)，一般順流再生的再生液濃度應(yīng)高于逆流再生的。通常HCl以3%～5%為宜，NaOH以2%～4%為宜。

5、軟化樹(shù)脂再生液的溫度與流速

提高再生液的溫度能提高樹(shù)脂的再生程度，但再生溫度不能超過(guò)樹(shù)脂允許的最高使用溫度，一般強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂用鹽酸再生時(shí)不需加熱。強(qiáng)堿性Ⅰ型陰樹(shù)脂的再生液溫度為35～50℃。強(qiáng)堿性Ⅱ型陰樹(shù)脂適宜的再生液溫度為35±3℃。

再生液流速影響著再生液與樹(shù)脂的接觸時(shí)間，一般以4～8m/h為宜。逆流再生的再生液流速應(yīng)保證不使樹(shù)脂亂層。再生液的溫度很低時(shí)，不宜提高流速。2100433B

加聚物樹(shù)脂

乙烯基樹(shù)脂，如聚苯乙烯、聚四氟乙烯等

縮聚物樹(shù)脂

酚醛樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂等。

常用的家用軟水機(jī)使用的是乙烯基樹(shù)脂和間苯型樹(shù)脂。

大中型純水系統(tǒng)常使用全自動(dòng)軟水器以除去原水中的鈣鎂離子。全自動(dòng)軟水器由鈉離子樹(shù)脂罐、再生鹽箱及多路控制閥組成，能夠設(shè)定程序控制運(yùn)行，自動(dòng)再生（時(shí)間型/流量型兩種控制方式），再生時(shí)利用虹吸原理吸鹽，再注水化鹽，再生時(shí)間通常為2小時(shí)。

小型臺(tái)式純水機(jī)一般使用10寸/20寸軟水樹(shù)脂濾芯來(lái)降低原水硬度。

大中型純水系統(tǒng)常使用全自動(dòng)軟水器以除去原水中的鈣鎂離子。全自動(dòng)軟水器由鈉離子樹(shù)脂罐、再生鹽箱及多路控制閥組成，能夠設(shè)定程序控制運(yùn)行，自動(dòng)再生（時(shí)間型/流量型兩種控制方式），再生時(shí)利用虹吸原理吸鹽，再注水化鹽，再生時(shí)間通常為2小時(shí)。

小型臺(tái)式純水機(jī)一般使用10寸/20寸軟水樹(shù)脂濾芯來(lái)降低原水硬度。