樹脂軟化工作原理

       自然水體中的無機(jī)鹽以多種陰陽離子形式存在，陽離子主要包括Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺,陰離子主要包括CO₃^2-、HCO₃^-、SO₄^2-、CI^-、NO₃^-。當(dāng)系統(tǒng)給水被濃縮時(shí)，CaCO₃、CaSO₄、 MgSO₄等難溶鹽首先飽和析出。軟化工藝是用離子交換樹脂中的鈉置換出原水中構(gòu)成難溶鹽的Ca²⁺、Mg²⁺，以防止難溶鹽的飽和析出，進(jìn)而提高系統(tǒng)的難溶鹽極限回收率。
      水處理用離子交換樹脂是由空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)母體與附屬在母體上的活性功能團(tuán)構(gòu)成的不溶性高分子化合物。帶有酸性功能團(tuán)的交換樹脂稱為陽離子交換樹脂，當(dāng)活性功能團(tuán)的可交換離子為Na⁺時(shí)，樹脂稱為鈉型陽離子交換樹脂。交換樹脂的置換反應(yīng)遵循下述兩項(xiàng)原則。
      ①各離子濃度相等的低含鹽量水體中，陽離子交換樹脂交換陽離子的選擇性次序?yàn)?br />        Fe³⁺> A1³⁺>Ca²⁺ >Mg²⁺>K⁺>NH₄⁺>Na⁺>H⁺     (4. 2)
      ②水體中各離子濃度不相等時(shí)，高濃度離子將被優(yōu)先交換。
      由于一般系統(tǒng)原水中Ca²⁺、Mg²⁺濃度遠(yuǎn)大于Fe³⁺、A1³⁺ 濃度，Ca²⁺、Mg²⁺等硬度離子將優(yōu)先進(jìn)行交換反應(yīng)，故該離子交換工藝稱為軟化工藝。用鈉離子交換樹脂進(jìn)行軟化處理的過程是使原水徑流通過鈉型陽離子交換樹脂，讓水中高濃度的Ca²⁺、Mg²⁺與樹脂中高濃度的Na⁺相交換，從而減少水中的Ca²⁺、Mg²⁺濃度，實(shí)現(xiàn)水體的軟化。
     如以R表征樹脂母體即樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以RNa表征樹脂中活性功能團(tuán)的可交換離子Na與鈉型樹脂，則式(4.3)表征了離子交換的互逆反應(yīng)過程。交換過程中，因樹脂中的Na⁺濃度高，反應(yīng)向式(4.3)右側(cè)轉(zhuǎn)移。鈉離子交換樹脂對Ca2⁺、Mg²⁺ 交換飽和后，為恢復(fù)交換功能需要進(jìn)行再生處理。再生過程中再生鹽液中的Na⁺濃度高，反應(yīng)向式(4.3)左側(cè)轉(zhuǎn)移
      2RNa+Ca²⁺ (Mg²⁺ )一R₂Ca(Mg)+ 2Na⁺       (4.3)
      樹脂的置換反應(yīng)以mol為單位，鈣、鎂、鈉的毫克當(dāng)量分別為20.0、12.1、23.0，鈣、鎂與鈉的等毫克當(dāng)量交換即軟化過程中，水體總含鹽量將略有上升。