水純化知識的概述（五）

知否知否，應是水純化技術(shù)

水純化技術(shù)

離子交換 (IX)

優(yōu)點(diǎn)

VS

不足

優(yōu)點(diǎn)：

1. 

去除溶解性無(wú)機離子，從而使電阻率達到18.2 MΩ-cm (25?C)；同時(shí)使離子含量低于1ppb

2. 

3. 

可以通過(guò)酸和堿置換再生

4. 

5. 

成本相當低廉

6. 

不足：

1. 

無(wú)法有效去除細菌、有機物、顆?；驘嵩?/span>

2. 

3. 

容量有限，一旦離子交換位都被占據，則無(wú)法再發(fā)揮去離子效果

4. 

5. 

以化學(xué)方法再生的樹(shù)脂床可能產(chǎn)生有機物和顆粒

6. 

7. 

一次性使用樹(shù)脂進(jìn)水必須是優(yōu)質(zhì)的經(jīng)過(guò)預處理的水，才能保證離子交換能高質(zhì)量和經(jīng)濟地進(jìn)行

8. 

離子交換 (IX)

在這種工藝中，離子交換樹(shù)脂可以被雜質(zhì)離子交換其活性基團中的 H+ 和OH- ，從而有效去除雜質(zhì)離子。這些樹(shù)脂是直徑不到 1 mm 的多孔顆粒，它們由高度交鏈的 不溶性聚合物制成，有大量的強離子交換位。溶液中的離子進(jìn)入顆粒后，會(huì )根據各自的相對電荷密度（單位水合物體積中的電荷量）競爭交換位。去離子顆粒是陽(yáng)離子或陰離子，它們用氫離子交換陽(yáng)離子，比如鈉、鈣和鋁，用羥基離子交換陰離子，比如氯化物、硝酸鹽和硫酸鹽。來(lái)自陽(yáng)離子交換劑的氫離子同陰離子交換劑的羥基離子結合，從而形成純凈水。強陽(yáng)離子樹(shù)脂是聚苯乙烯交鏈二乙烯基苯的聚磺酸衍生物。強陰離子樹(shù)脂是聚苯乙烯交鏈二乙烯基苯的苯甲基三甲基氫氧化季銨（1 型）或苯甲基二甲基乙烯氫氧化季銨（2 型）衍生物。

離子交換樹(shù)脂床分為濾筒或濾柱式，通常只能使用一段時(shí)間，當陽(yáng)離子和陰離子置換了樹(shù)脂中的大多數 H+ 和OH- 有效位后，便需要更換。在需要的時(shí)候，濾柱可以直接用飲用水制取純水。當它們耗盡后，可以將其送交再生站進(jìn)行再生，否則只能丟棄。如果在離子交換之前先用反滲透法對給水進(jìn)行預處理，則可以提高水純度和延長(cháng)樹(shù)脂壽命；高純度的實(shí)驗室純水機經(jīng)常采用這種方式。這還可以避免大分子有機物在樹(shù)脂表面形成積垢使處理能力降低。

離子交換樹(shù)脂具有非常大的表面積，這使得它們成為微生物的溫床，從而易于導致微粒和可溶成分析出?；谶@些原因，我們應使用高品質(zhì)樹(shù)脂，并且應在合理范圍內盡量減小交換柱規模。在交換柱之后通常安裝過(guò)濾器，以濾除微粒和其它顆粒物。通過(guò)讓水保持頻繁的再循環(huán)，并且定期更換濾柱，可以最大限度減少細菌集結。當離子交換柱耗盡后，它們會(huì )析出累積的雜質(zhì)。強離子雜質(zhì)可以置換弱離子雜質(zhì)，因此最先析出的雜質(zhì)可能是那些對產(chǎn)水的電阻率沒(méi)有多大影響的弱電雜質(zhì)。

當這些弱電雜質(zhì)（包括有機物、硅酸鹽、硼酸鹽）開(kāi)始析出時(shí)，電阻率監測裝置不太可能監測到。上圖說(shuō)明了這種情況。圖中顯示，隨著(zhù)離子交換柱開(kāi)始耗盡，將有硅和有機物（顯示為 TOC）析出，并且要過(guò)一段時(shí)間之后才能監測到電阻率下降現象。

這種有弱離子雜質(zhì)析出而無(wú)法監測到的問(wèn)題可以通過(guò)多級監測來(lái)防范，比如ELGA 的 PureSure雙級純化模塊將兩個(gè)完全一樣的離子交換樹(shù)脂床串聯(lián)在一起，并在它們之間放置了一個(gè)電阻率監測器。

當第一個(gè)交換柱開(kāi)始耗盡時(shí)，析出的弱離子雜質(zhì)會(huì )被第二個(gè)交換柱吸附，因此不會(huì )進(jìn)入最終的產(chǎn)水中。通過(guò)在第一個(gè)階段之后測量電阻率，可以監測到交換柱耗盡現象。隨即就可以將第二個(gè)交換柱轉移至第一個(gè)柱子的位置，而在第二個(gè)位置再安裝上新柱。

這種做法可以實(shí)現對樹(shù)脂的最有效利用，因為在中間位置的電阻率降到 1 MΩ-cm (25°C) 以下之前（這很容易通過(guò)監測確定）都不必撤走第一根柱子，而把第二根柱子移至第一根柱子的位置時(shí)，其能量基本還保持在原始水平，可以繼續發(fā)揮功效。

保證很好去除弱離子雜質(zhì)的其它方法包括在交換柱尚未耗盡之前就更換它們，或者是使用可以高效去除弱離子雜質(zhì)的專(zhuān)用樹(shù)脂，但這些方法的費用都較高。因此，ELGA 為降低客戶(hù)運營(yíng)成本著(zhù)想，通過(guò)適當的樹(shù)脂選擇、合理的預處理和獨特的系統設計，可以用離子交換法將離子雜質(zhì)降低到最低水平。