Что такое ионообменная смола?

Что такое ионообменная смола?

Ионообменные смолы используются для очистки воды. Поверхность смолы модифицирована серными группами и ионами аммония. Когда вода протекает через смолу, ионные примеси в воде обмениваются с ионами на поверхности смолы, и примеси удаляются. Ионообменные смолы делятся на две категории: катионообменные смолы и аниониты. Они используются в зависимости от типа и силы ионов, которые необходимо удалить. Ионообменные смолы используются в различных областях, включая производство чистой воды и удаление ионов тяжелых металлов.

Использование ионообменных смол

Ионообменные смолы используются для очистки воды. Например, морская вода содержит различные ионы, такие как ионы соли, хлора и натрия. Кроме того, вода, используемая на заводах, может содержать ионы тяжелых металлов. Ионообменные смолы используются для удаления этих ионов. Конкретные применения ионообменных смол включают очистку чистой воды, переработку жесткой воды с высоким содержанием ионов кальция в мягкую воду, разделение и извлечение ионов тяжелых металлов и очистку фармацевтических препаратов.

Принцип действия ионообменных смол

Ионообменные смолы представляют собой сферические смолы диаметром около 0,5 мм с различными функциональными группами, модифицированными на их поверхности. Модифицированные части существуют в форме ионов и имеют положительный или отрицательный заряд. Когда содержащие воду ионы протекают через смолу, ионы в воде обмениваются с ионами в смоле в зависимости от силы ионного заряда, т. е. ионы в воде удаляются смолой. Ионообменные смолы можно разделить на два типа.

1. Катионообменные смолы

Кислотные функциональные группы вводятся на поверхность смолы для удаления катионов из воды. Сульфогруппы, которые являются сильными кислотами, или группы карбоновых кислот, которые являются слабыми кислотами, модифицируются на поверхности смолы, и смола используется в соответствии с силой иона, который необходимо удалить.

2. Анионообменные смолы

На поверхность смолы вводится основная функциональная группа, которая используется для удаления анионов из воды. Ионы аммония и диэтиламиногруппы модифицируются для удаления анионов, таких как ионы хлора.

Принцип действия ионообменной смолы

Способность удалять ионы зависит от различных условий, таких как ионная сила смолы, сила ионов в воде, концентрация и температура колонки. Поэтому оптимизация условий имеет важное значение для фактического использования.

Срок службы и методы регенерации ионообменной смолы

Ионообменные смолы очищают воду путем обмена ионов, содержащихся в функциональных группах, модифицированных на поверхности смолы, с ионами в воде. Поэтому, по мере дальнейшего использования ионообменных смол, ионы на поверхности смолы будут продолжать заменяться ионами в воде, и ионообменная емкость будет уменьшаться.

Однако ионообменные смолы можно регенерировать и использовать повторно. При погружении катионообменной смолы в соляную кислоту, а анионообменной смолы в гидроксид натрия ионы в воде, адсорбированные на ионообменной смоле, обмениваются с ионами водорода из соляной кислоты и гидроксид-ионами из гидроксида натрия. Это позволяет регенерировать и использовать ионообменную смолу.

Утилизация ионообменных смол

Ионообменные смолы можно регенерировать и использовать повторно, как описано выше. С другой стороны, если сама смола портится, если модифицированные ионообменные группы разлагаются или если ионообменные группы покрыты загрязнениями, которые накапливаются на поверхности смолы, смола не может быть регенерирована.

Когда ионообменные смолы выбрасываются после того, как их эксплуатационные характеристики ухудшились до такой степени, что их больше нельзя использовать, их обычно сжигают. Однако модифицированные функциональные группы, такие как сульфогруппы и хлорид-ионы, содержащиеся в воде, могут разлагаться во время сжигания или превращаться в оксиды, что может вызвать загрязнение воздуха. Утилизация ионообменных смол должна соответствовать постановлениям местных органов власти.

Производство чистой воды с использованием ионообменных смол

Ионообменные смолы используются в оборудовании для производства чистой воды. Однако ионообменные смолы не могут удалять из воды примеси, отличные от ионов. Для удаления таких примесей оборудование для производства чистой воды включает песок и активированный уголь в дополнение к ионообменным смолам. Сначала используется песчаная фильтрация, очистка активированным углем и фильтры предварительной очистки для удаления примесей, таких как твердые частицы. После простой очистки чистая вода производится путем обработки ионообменными смолами.