离子交换技术.

离子交换系统提供了一种去除水中溶解和离子化杂质的高效方法。我们的离子交换技术是适应性很强的系统，有多种配置可供选择，以满足特定的行业挑战和出水要求。

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    • 离子交换系统提供了一种去除水中溶解和离子化杂质的高效方法。我们的离子交换技术是适应性很强的系统，有多种配置可供选择，以满足特定的行业挑战和出水要求。我们通过三种核心离子交换技术为广泛的应用提供具有成本效益的填充床、逆流系统和传统的下流式撬装：

    软化水、去矿质/去离子、脱碱

    什么是离子交换？

    最纯净的水是由由一个氧原子和两个氢原子组成的简单分子构成的。然而，所有的水源都含有杂质，有些是悬浮物，有些是溶解的。 Envirogen 的过滤技术针对并去除不溶性、悬浮元素，而我们的离子交换技术则针对并取代带电、电离、溶解的盐。

    离子交换是将水中有问题的溶解离子，例如钙 (Ca++)、镁 (Mg++)、氯化物 (Cl-) 和硝酸盐 (NO3-) 交换为问题较少的离子，例如钠 (Na+) 的过程、氢 (H+) 和氢氧化物 (OH-)。该过程可以去除形成水垢的离子以及可能导致工业过程出现问题的离子。由于溶解离子携带电荷，电导率是衡量水中离子水平的有用指标。

    水处理中的离子交换是如何工作的？
    所有离子交换技术的核心是排列在树脂床中的聚合物珠。每个多孔珠的直径约为 0.6 毫米，并包含具有特定电荷的特定类型的永久固定离子。每个永久离子都有一个带相反电荷的可移动反离子，可在树脂床内保持中性。该抗衡离子可以离开珠结构并与其他离子交换，从而推动离子交换过程。

    当水在压力下通过树脂床时，溶解的离子可以穿透多孔珠结构。较重、更具挑战性的离子被替换为较轻的移动离子，并保持在珠的结构内。较轻的离子然后随水流离开树脂床。根据交换的离子和树脂床中使用的移动反离子，该过程可称为水软化或脱矿质/去离子。

    离子交换系统的容量受到其设计和每个珠子上可用交换位点数量的限制。树脂不是一次性介质，因此一旦床用尽，就会进行定期再生。

    工业软水技术

    工业水软化技术处理带正电荷的水垢形成离子。 出于这个原因，单级阳离子树脂用于捕获和交换难溶的、会形成水垢的离子，例如 Ca++ 和 Mg++，以获取问题较少的 Na+ 离子。

    钙离子 (Ca++) 与钠 (Na+) 离子交换：

    钙离子交换钠离子
    树脂床的容量有限，一旦离子交换位点饱和，就需要进行再生。 这种再生过程可以重复使用相同的树脂床，从而降低总拥有成本。

    为了使离子交换软水器再生，需要引入富含 Na+ 离子的盐水溶液来逆转该过程，并将形成水垢的 Ca++ 和 Mg++ 离子驱入废物流。

    去矿质/去离子技术

    脱矿质，通常也称为去离子，是一个两阶段的离子交换过程。使用两个树脂床，一个阳离子床去除带正电的溶解离子，一个阴离子床去除带负电的溶解离子。

    H+ 离子被阳离子交换剂保持得最不紧密，因此，水中的所有其他阳离子将倾向于与树脂上的 H+ 离子交换。离开离子交换器的水几乎不含阳离子，除了 H+ 离子。当然，阴离子将保持不变，因此水将明显呈酸性。

    如果这种酸性水现在通过带有流动羟基 (OH-) 离子的阴离子交换剂，水中的阴离子将倾向于进入树脂以交换不太紧密的 OH- 离子。

    在过程结束时，如果所有的盐都被离子交换器吸收，树脂中的所有 H+ 和 OH- 离子都会重新结合为水（允许 H+ 和 OH- 离子的允许浓度）。

    H+ + OH– → H2O

    因此，给水中的溶解盐已被交换为等量的水，并且水现在被去除矿物质。

    除盐技术的再生过程类似于工业水软化系统的再生过程，但需要两种化学品来恢复阳离子和阴离子树脂。通常通过使用盐酸，带正电的离子被去除并被 H+ 离子取代。苛性碱溶液用于用 OH- 离子代替负离子。

    再生完成后，树脂床将重新投入使用，用于下一个批处理过程。

    脱碱技术

    碳酸氢根 (HCO3-) 离子，通常称为碱度，会导致食品和饮料生产以及许多工业过程出现问题。弱酸性阳离子 (WAC) 离子交换树脂系统，称为脱碱剂，可用于去除进水中的高浓度 HCO3-。

    由于 HCO3- 离子的存在，碱度作为可逆反应链中的产物存在，该反应链始于大气中的二氧化碳 (CO2) 溶解在水中（见下表）。

    根据亨利定律，反应 1 看到 CO2 溶解在水中。该定律指出，溶解的气体量与水面上方大气中的气体分压成正比。温度升高会改变亨利定律常数并降低溶解度。

    反应 2A 和反应 2B 可以结合用于实际目的，因为碳酸 (H¬2CO3) 具有如此低的溶解度，以至于它对水的 pH 值几乎没有影响。为简单起见，我们可以将两种反应放在一起阅读：

    CO2 和水的反应


    H2CO3 是一种弱酸，并不总是离解。与强酸（如盐酸 (HCl)）不同，弱酸的解离率取决于反应中所有组分的可用性；其中，H+ 浓度最有可能发生变化。在高 pH 值下，当 H+ 浓度低时，反应向右推进，而在酸性溶液中，大部分 CO2 以溶解气体的形式存在。

    为了去除水中的碱度（暂时硬度），我们使用 WAC 离子交换树脂，将 H+ 离子交换为与碱度相关的 Ca++ 和 Mg++ 离子。在降低 pH 值的同时，水的结垢潜力也会降低。当给水通过这种树脂床时，将发生阳离子交换，直到释放到水中的 H+ 离子数量等于原始碱度。额外的 H+ 离子将反应推向左侧，pH 值下降。反应 2 然后将 H+ 离子从溶液中移出，因为它向左移动；这称为缓冲。

    该过程的结果是产生 CO2 气体，可通过疏水膜处理或使用亨利定律强制通风曝气汽提塔处理释放该气体。

    实际上，我们已经对进给水的暂时硬度进行了脱碱处理或去除。这种工艺处理可以满足某些应用（例如饮料制造）所需的生产要求。其他应用可能需要后续处理过程，例如水软化，以去除给水中的永久硬度并保护低压锅炉。

    WAC 离子交换树脂的定期再生由服务运行周期的自动 pH 控制启动，通常使用盐酸。