(1)离子交换剂的组成、分类方法及性能指标。
(1)组成及分类——离子交换剂分为无机和有机两大类。无机的离子交换剂有天然沸石和人工合成沸石。沸石既可作阳离子交换剂,也能用作吸附剂。有机的离子交换剂有磺化煤和各种离子交换树脂。
(2)性能指标——离子交换容量、含水率、相对密度、溶胀性、耐热性、交联度、选择性、化学稳定性。
A 离子交换容量——全交换容量是指树脂中活性基团的总数;工作交换容量是指在给定的工作条件下,实际所发挥的交换容量,实际应用中由于受各种因素的影响,一般工作交换容量只有总交换容量的60%~70%;有效交换容量是指出水到达一定指标时交换树脂的交换容量。
B 含水率——通常以每克湿树脂(去除表面水分后)所含水分百分数来表示。
C 相对密度——相对密度有三种表示方法:干真密度、湿真密度和湿视密度。
D 溶胀性——指当树脂由一种离子型态转变为另一种离子型态时所发生的体积变化。
E 耐热性——各种树脂所能承受的温度都有一个高限,超过这个极限,就会发生比较严重的热分解现象,影响交换容量和使用寿命。
F 交联度——交联剂占单体质量的百分数称为交联度。交联度直接影响树脂的性能,交联度越高,树脂的机械强度就越大,对离子的选择性就越强,但交换速度就越慢。
G 选择性——离子交换树脂对水中某种离子能优先交换的性能称为选择性,它是决定离子交换法处理效率的一个主要因素。
H化学稳定性——废水中的氧化剂,如氧、氯、铬酸、硝酸等,由于其氧化作用能使树脂网状结构破坏,活性基团的数量和性质也会发生变化。
(2)离子交换的机理。
离子交换过程可以看作是固相的离子交换树脂与液相(废水)电解质之间的化学置换反应。
+ + ; + + 其中: R- 和 R+ 代表阳、阴交换树脂的本体, A+和C- 代表树脂上可被交换的离子, B+和D-表示溶液中待交换的离子。
机理过程通常分为五个阶段:
(a)交换离子从溶液中扩散到树脂颗粒表面;
(b)交换离子在树脂颗粒内部扩散;
(c)交换离子与结合在树脂活性基团上的可交换离子发生交换反应;
(d)被交换下来的离子在树脂颗粒内部扩散;
(e)被交换下来的离子在溶液中扩散