離子交換柱的原理及使用方法 | （除草安全劑） | 旗凱

告訴你離子交換柱的原理及使用辦法。所謂的離子交換柱，就是把一定比例的陽、陰離子交換樹脂混合裝填于同一交換裝置中，對流體中的離子進行交換、脫除。離子交換柱技術在水處理領域中有寬泛的應用。如水質軟化、除鹽、高純水制取、工業廢水處理、重金屬及貴重金屬回收等等。水質軟化過程在鍋爐等方面的得到寬泛的應用。

離子交換柱的原理

采用離子交換辦法，能夠把水中呈離子態的陽、陰離子去除，以氯化鈉（NaCl）代表水中無機鹽類，水質除鹽的基本反應能夠用下列方程式表達：  

1、陽離子交換樹脂：R—H+Na+→R-Na+H+  

2、陰離子交換樹脂：R—OH+CL-→R-CL+OH+  

陽、陰離子交換樹脂總的反應式即可寫成：  

RH+ROH+NaCL—RNa+RCL+H2O  

由此可看出，水中的Nacl已分別被樹脂上的H+和OH-所取代，而反應生成物只有H2O，故達到了去除水中鹽的作用。  

3、混合離子交換柱（混床）：混床是裝陽、陰樹脂按一定比例（一般為1:2,以便陽、陰樹脂同時達到交換終點而同時再生）裝入混合柱而成，實際上它組合成了水中的H+和OH-立刻生成電離度很小的水分子（H2O）,幾乎不存在陽床或陰床交換時產生的逆交換現象，故能夠使交換反應進行得十分徹底，因而混合床的出水水質優于陽、陰床串聯組成的復床所能達到的水質，能制取純度相當高的成品水。  

離子交換柱的使用辦法

剖析工作中，為了分離或富集某種離子。一般采用動態交換。這種交換辦法在交換柱中進行，其操作過程如下。

(一)樹脂的選擇和處理 

在化學剖析中應用最多的為強酸性陽離子交換樹脂和強堿性陰離子交換樹脂。生產上出廠的交換樹脂顆粒大小往往不夠平均，故使用時應當先過篩以除去太大和太小的顆拉，也能夠用水泡脹后用篩在水當選取大小一定的顆粒備用。一般商品樹脂韌含有一定量的雜質，所以在使用前必須進行凈化各種雜質，然后用蒸餾水洗滌至中性。這樣就得到在活性基團上含有可被交換的H+或Cl-的氫型陽離子交換樹脂或氯型陰離子交換樹脂。如果需要鈉型陽離子交 換樹脂，則用NaCl處理氫型陽離子交換樹脂。

(二)裝柱  

進行離子交換通常在離子交換柱中進行。離子交換柱一般用玻璃制成，裝置交換柱時，先在交換柱的下端鋪上一層玻璃絲，灌入少量水，然后傾入帶水的樹脂，樹脂就下沉而形成交換層。裝柱時應避免樹脂層中存留氣泡，以免交換時試液與樹脂無法充沛接觸。樹脂高度一般約為柱高的90%。為避免加試液時樹脂被沖起，在柱 的上端亦應鋪一層玻璃纖維。交換枝裝康復后，再用蒸餾水洗滌，關上活塞，以備使用。應當留神不能使樹脂露出水面，因為樹脂露于空氣中，當加入溶液時，樹脂間隙中會產生氣抱，而使交換不完全。交換柱也能夠用滴定管代替。

(三)交換  

將試液加到交換柱上，用活塞控制一定的流速進行交換。經過一段工夫之后，上層樹脂全部被交換、下層未被交換，中間則局部被交換，這一段稱為“接壤層”。隨 著交換的進行，接壤層逐漸下移，至流出液中開始出現交換離子時，稱為始漏點(亦稱泄漏點或突破點)，此時交換柱上被交換離子的物質的量數稱為始漏量。在達到始漏點時，接壤層的下端剛達到交換柱的底部，而交換層中尚有未被交換的樹脂存在，所以始漏量總是小于總交換量。

(四)洗脫

當交換結束之后，一般用蒸餾水洗去殘存溶液，然后用適當的洗脫液進行洗脫。在洗脫過程中、上層被交換的離子先被洗脫下來，經過下層未被交換的樹脂時，又能夠再度被交換。因此最初洗脫液中被交換離子的濃度等于零，隨著洗脫的進行，洗出液離子濃度逐漸增大，達到最大值之后又逐漸減小，至完全洗脫之后，被洗出之離子濃度又等于零。

對于陽離子交換樹脂常采用HCl溶液作為洗脫液，經過洗脫之后樹脂轉為氫型；陰離子交換樹脂常采用NaCl或NaOH溶液作為洗脫液，經過洗脫之后，樹脂轉為氯型或氫氧型。因此洗脫之后的樹脂已得到再生，用蒸餾水洗滌潔凈即可再次使用。