離子交換過(guò)程的“分層吸附”原理

  為了說(shuō)明問(wèn)題，以原水通過(guò)剛再生好的H型離子交換樹(shù)脂為例說(shuō)明。
    進(jìn)水的初期，由于交換樹(shù)脂為H型，故水中的各種陰離子均與樹(shù)脂上的H+相交換。但由于各種陰離子選擇性的不同，交換樹(shù)脂上吸著(zhù)的離子在樹(shù)脂中有分層現象，即依據離子被樹(shù)脂吸附能力的大小，自上而下依次被吸附的順序為Ca2+、Mg2+、Na+。
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    當交換床不斷進(jìn)水時(shí)，由于Ca+比Mg2+和Na+更易被吸著(zhù)，于是進(jìn)水中的Ca2+可與已吸附了Mg2+的樹(shù)脂層進(jìn)行交換。Mg2+被Ca2+置換下來(lái)，使吸著(zhù)Ca2+的交換層不斷擴大。而被置換下來(lái)的Mg2+，會(huì )連同進(jìn)水中的Mg2+ 一起，又進(jìn)入已吸附了Na+的樹(shù)脂層，將Na+置換下來(lái)，使吸著(zhù)Mg2+的交換層不斷擴大和下移。
    同理，吸著(zhù)Na+的交換層也會(huì )不斷擴大和下移。
    在吸著(zhù)Na+的樹(shù)脂層下面，有一層是Na+和H型樹(shù)脂進(jìn)行交換的區域，可以把這一樹(shù)脂層看做是“工作層”。當工作層下移到交換床樹(shù)脂層下沿時(shí)，如果再運行，則進(jìn)水中交換能力較小的Na+就會(huì )首先出現在水中。
    因此，當原水自上而下地通過(guò)H型交換樹(shù)脂時(shí)，它們在樹(shù)脂層中的分布規律大體如下：
    ①被吸著(zhù)離子在樹(shù)脂層中的分布，是按照其被離子交換樹(shù)脂吸附能力的大小，自上而下依次分布的，即最上部為吸著(zhù)能力最大的離子，最下部是吸著(zhù)能力最小的離子。
    ②各種離子被樹(shù)脂吸附的能力差異越大，則它們在樹(shù)脂層中的分布就越明顯（例如對化合價(jià)不同的離子）。
    ③對于交換能力差異較小的不同離子（如化合價(jià)相同，但原子序不同的離子），在樹(shù)脂層中的分布差異并不明顯，僅在同一樹(shù)脂層中表現出上、下部吸附離子的含量比例的不同。
    需要說(shuō)明的是，在實(shí)際運行中，由于交換樹(shù)脂再生條件的差異，和水在床層中同一斷面上流速不一致等一些影響，離子在樹(shù)脂層中的分層還要亂一些，只是大體上符合上述規律。
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