淺談離子交換法工作原理

    離子交換法（ion exchange process）是液相中的離子和固相中離子間所進(jìn)行的一種可逆性化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時(shí)，便會(huì)被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價(jià)離子回溶液中。

    離子交換法柱是用來(lái)進(jìn)行離子交換反應(yīng)的柱狀壓力容器。 離子交換柱也稱混床。所謂的離子交換柱，就是把一定比例的陽(yáng)、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂混合裝填于同一交換裝置中，對(duì)流體中的離子進(jìn)行交換、脫除。
    離子交換柱內(nèi)填充離子交換樹(shù)脂，工作中起離子交換作用的就是離子交換樹(shù)脂。離子交換樹(shù)脂品種繁多，大體可分兩類：陰離子交換樹(shù)脂和陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

    離子交換法：采用特定的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，以鈉離子將水中的鈣鎂離子置換出來(lái)，由于鈉鹽的溶解度很高，所以就避免了隨溫度的升高而造成水垢生成 的情況。這種方法是目前zui常用的標(biāo)準(zhǔn)方式。

    主要優(yōu)點(diǎn)是：效果穩(wěn)定準(zhǔn)確，工藝成熟。可以將硬度降至0。采用這種方式的軟化水設(shè)備一般也叫做“離子交換器” （由于采用的多為鈉離子交換樹(shù)脂，所以也多稱為“鈉離子交換器”）。
    加藥法：向水中加入的阻垢劑，可以改變鈣鎂離子與碳酸根離子結(jié)合的特性，從而使水垢不能析出、沉積。目前工業(yè)上可以使用的的阻垢劑 很多。

    這種方法的特點(diǎn)是：一次性投入較少，適應(yīng)性廣；但水量軟大時(shí)運(yùn)行成本偏高，由于加入了化學(xué)物質(zhì)，所以水的應(yīng)用受到很大限制，一般情況下不能應(yīng)用于飲 用、食品加工、工業(yè)生產(chǎn)等方面。在民用領(lǐng)域中也很少應(yīng)用。由于加藥法只是從化學(xué)原理上阻止水垢的生成，并沒(méi)有降低水的硬度，所以一般不歸入軟化方法中，而是稱為阻垢。

離子交換法的工作原理
　　為了使大家易于理解接受，以下的說(shuō)法是盡量通俗的說(shuō)法，與標(biāo)準(zhǔn)工具書(shū)的說(shuō)法可能不盡一致（但不會(huì)出現(xiàn)技術(shù)性錯(cuò)誤）。
　　離子交換樹(shù)脂是一種聚合物，帶有相應(yīng)的功能基團(tuán)。一般情況下，常規(guī)的鈉離子交換樹(shù)脂帶有大量的鈉離子。
　　當(dāng)水中的鈣鎂離子含量高時(shí)，離子交換樹(shù)脂可以釋放出鈉離子，功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合，這樣水中的鈣鎂離子含量降低，水的硬度下降。硬水就變?yōu)檐浰@是軟化水設(shè)備的工作過(guò)程。
　　當(dāng)樹(shù)脂上的大量功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合后，樹(shù)脂的軟化能力下降，可以用氯化鈉溶液流過(guò)樹(shù)脂，此時(shí)溶液中的鈉離子含量高，功能基團(tuán)會(huì)釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結(jié)合，這樣樹(shù)脂就恢復(fù)了交換能力，這個(gè)過(guò)程叫作“再生”。