软水树脂（专用于软化硬水的专用树脂）

软水树脂

专用于软化硬水的专用树脂

软水树脂是专用于软化硬水的一种专用树脂，通过离子交换技术，使水的硬度小于50mg/L(CaCO3)。离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。软水树脂由软水机的内置树脂罐，在水通过时将水中的硬度离子进行置换。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。

按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。常用的离子交换设备装填的树脂大都是201ｘ7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂及001ｘ7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。如果在水质要求特别高的场合则使用抛光树脂。

分类

1、加聚物树脂

乙烯基树脂，如聚苯乙烯、聚四氟乙烯等

2、缩聚物树脂

酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂等。

常用的家用软水机使用的是乙烯基树脂和间苯型树脂，而LTLD公司在DH系列软水机中所采用的是食品级树脂（foodgraderesin）。

原理

树脂软化水原理

软水树脂由软水机的内置树脂罐，在水通过时将水中的硬度离子进行置换。就是通常所说的“离子交换软化法”其原理如下：

离子交换水处理是指采用离子交换剂，使交换剂中和水溶液中可交换离子产生符合等物质的量规则的可逆性交换，导致水质改善而交换剂的结构并不发生实质性（化学的）变化的水处理方式。在这种水处理方式中，只有阳离子参与交换反应的，称阳离子交换水处理；只有阴离子参与交换反应的，称阴离子交换水处理；既有阳离子又有阴离子参与交换反应的，称阳、阴离子交换水处理。由于原水的水质千差万别，而对出水水质的要求又多种多样，所以有许多种类型的离子交换及某组合的水处理方法，采用这些水处理方法而使原水软化、除碱和除盐。离子交换剂中参与交换反应的离子是钠离子Na+时，此方法称为钠（Na）型离子交换法，此交换剂称为钠（Na）型阳离子交换剂，相类似的，有氢（H）型离子交换法及氢（H）型阳离子交换剂等。

树脂再生原理

当软水树脂置换了水中一定量的钙镁等的硬度离子后，将无法再软化水，此时就需要软水机进行树脂再生，也就是树脂钙污染后的还原再生法。

（1）用Na溶液再生强阳离子交换树脂时，宜采取分步再生法。开始以低浓度Na溶液再生，因为此时从树脂上解吸下来的Ca2+浓度高，但Na浓度较低，即使形成少量Ca2+Na沉淀也会被溶液冲走。然后逐步提高Na浓度，此时从树脂上解吸下来的Ca2+浓度低，不会形成Na沉淀。

（2）由于弱阳离子交换树脂是用强阳离子交换树脂的再生废液进行再生的。因此，在进酸的同时，弱阳离子交换器必须进稀释水（JF9201滤后水），进水量以液位不超过交换器进酸口为宜。另外注意观察弱阳离子交换器排出的再生废液颜色，如呈白色浑浊物，即使调节进酸浓度。

（3）进酸完后，弱阳离子交换器必须立即进JF9201滤后水置换清洗，强阳离子交换器必须立即进精制水置换清洗。

（4）冬季由于再生液温度低，更易出现钙污染。因此在再生前，弱阳离子交换器必须擦洗反洗，弱阳离子交换器必须与强阳离子交换器之间再生废液的管道必须反冲，做到防患于未然。

此过程在家用软水机内需要2-3个小时，通常称为软水机反冲洗再生。会根据软水机型号不同而需要一定量的树脂再生剂（Na）。

再生条件

树脂再生是离子交换水处理中很重要的一环。影响再生效果的因素很多，如再生方式，再生剂的种类、纯度、用量，再生液的浓度、流速、温度等。要取得好的再生效果，必须进行调整试验，确定最优的再生条件。

1、再生方式

软化树脂再生方式按再生液流向与运行时水流方向分为顺流、对流和分流三种。

顺流再生是指再生液流向与运行时水流方向一致的再生方式，通常是自上而下流动。

对流再生指再生液流向与运行时水流方向是相对的。习惯上将运行时水流向下流动，再生液向上流动的水处理工艺称逆流再生工艺。将运行时水向上流，床层浮动;再生时再生液向下流的水处理工艺称浮动床工艺。对流再生可使出水端树脂层再生度最高，出水水质好。

分流再生是指再生液自交换器的上端和下端同时进入，由树脂层中间的排水装置排出，运行时水自上而下流过床层。这种交换器上部床层采用顺流再生工艺，下部床层采用对流再生工艺。

2、再生剂的品种与纯度

一般认为盐酸的再生效果优于硫酸，硫酸再生成本低于盐酸。再生剂的纯度高，杂质含量少，树脂的再生程度就高，特别是对阴树脂影响更大。

3、再生剂用量

再生剂用量是影响再生的重要因素，其概念是单位体积树脂所用的再生剂的量，单位为kg/m3(树脂)或g/L(树脂)。另外常用的一个指标是再生剂比耗，它是指投入的再生剂的量与所获得树脂的工作交换容量的比值。还有一种表示法即再生剂耗量，是预计取得单位工作交换容量所需纯再生剂量，单位g/mol。

软化树脂从理论上讲1mol的再生剂应使交换树脂恢复1mol的交换容量，但实际上再生反应最多只能进行到离子交换化学反应的平衡状态，只用理论量的再生剂再生树脂，并不能完全恢复其交容量，所以用量必须超过理论量。

提高再生剂的用量，可以提高树脂的再生程度，但再生剂比耗增加到一定程度之后，再生程度的提高则不明显。再生剂用量与离子交换树脂的性质有关，一般强型树脂所需再生剂用量高于弱型树脂。不同的再生方式，再生剂用量也有所不同，一般顺流再生的再生剂用量要高于逆流再生的。

软化树脂再生方式采用顺流时，由于再生液首先接触到的是上部完全失效的树脂，所以这一部分树脂得到了很好的再生。当再生液再往下流与交换器底部树脂接触时，再生液中已经积累了大量被置换出来的离子，严重影响了交换树脂的再生程度，使这部分树脂没有得到充分的再生，影响了出水水质。如果要提高这部分树脂的再生程度，就要增加再生剂的用量。

软化树脂再生方式采用逆流时，由于交换器底部树脂总是和新鲜的再生剂相接触，所以可以达到很高的再生程度，运行时水最后和这部分再生程度高的树脂接触，保证了出水水质。采用逆流再生时，交换器上部树脂再生程度差，虽然它首先与进水接触，但由于水中从树脂交换下来离子含量少，所以还是可以进行离子交换的，这部分树脂的交换容量仍可以得到充分的发挥。因此这种再生方式比较优越，使用得也比较广泛。

4、软化树脂再生液的浓度

再生液的浓度与再生方式有关，一般顺流再生的再生液浓度应高于逆流再生的。通常HCl以3%～5%为宜，NaOH以2%～4%为宜。

5、软化树脂再生液的温度与流速

提高再生液的温度能提高树脂的再生程度，但再生温度不能超过树脂允许的最高使用温度，一般强酸性阳树脂用盐酸再生时不需加热。强碱性Ⅰ型阴树脂的再生液温度为35～50℃。强碱性Ⅱ型阴树脂适宜的再生液温度为35±3℃。

再生液流速影响着再生液与树脂的接触时间，一般以4～8m/h为宜。逆流再生的再生液流速应保证不使树脂乱层。再生液的温度很低时，不宜提高流速。

树脂分类

阴离子

阴离子是指原子由于自身的吸引作用从外界吸引到一个或几个电子使其最外层电子数达到8个或2个电子的稳定结构。半径越小的原子其吸收电子的能力也就越强，就越容易形成阴离子，非金属性就越强。非金属性最强元素是氟。原子最外层电子数大于4易的电子，形成阴离子（非金属物质显负价）

阳离子

阳离子是指原子由于外界作用失去一个或几个电子，使其最外层电子数达到8个或2个电子的稳定结构。原子半径越大的原子其失电子能力越强，金属性也就越强。

金属性最强的金属元素是钫(Fr)。

抛光树脂

抛光树脂是由氢型强酸性阳离子交换树脂及氢氧型强硷性阴离子交换树脂混合而成。

人们常说的抛光树脂一般用于超纯水处理系统末端，来保证系统出水水质能够维持用水标准。一般出水水质都能达到18兆欧以上，以及对TOC、SIO2都有一定的控制能力。抛光树脂出厂的离子型态都是H、OH型，装填后及可使用无需再生。一般用于半导体行业。

使用

软水树脂主要用于交换水中的钙镁离子才能达到水质软化作用，主要用于硬水软化、纯水制备、湿法冶金、稀有金属分离、抗生素提取等。

运行参考指标：

1．PH范围：1-14

2．最高使用温度：氢型≤100℃，钠型≤120℃，

3．转型膨胀率：（Na+→H+）8-10%

4．工业用树脂层高度：1.5m以上。

5．再生液浓度NaCl:8-10%,

HCl:4-5%

6．再生液用量：

NaCl（8-10%）体积：树脂体积=1.5-2:1

HCl(4-5%)体积：树脂体积=2-3:1

7．再生液流速：5-8m/h

8．再生接触时间：45-60min

9．正洗流速：10-20m/h

10．正洗时间：约30min

11．运行流速：15-30m/h

12．工作交换容量：≥1000mol/m3

树脂的贮存

离子交换树脂肪内含有一定量的水份，在运输及贮存过程中应尽量保持这部分水。如贮存过程中树脂脱了水，应先用浓食盐水（-10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放于水中，以免树脂急剧膨胀而破碎。

在长期贮存中，强型树脂应转变成盐型，弱型树脂可转变成相应的氢型或游离碱型也可转为盐型，然后浸泡在洁净的水中。树脂在贮存或运输过程中，应保持在5-40°C的温度环境中，避免过冷或过热，影响质量。若冬季没有保温设备时，可将树脂贮存在食盐水中，食盐水的温度可根据气温而定。

新树脂的预处理

新树脂常含有溶剂、未参加聚合反应的物质和少量低聚合物，还可能吸着铁、铝、铜等重金属离子。当树脂与水、酸、碱或其他溶液相接触时，上述可溶性杂质就会转入溶液中，在使用初期污染出水水质。所以，新树脂在投运前要进行预处理。

阳树脂的预处理

首先使用饱和食盐水，取其量约等于被处理树脂体积的两倍，将树脂置于食盐溶液中浸泡18-20小时，然后放尽食盐水，用清水漂洗净，使排出水不带黄色;其次再用2%-4%NaOH溶液，其量与上相同，在其中浸泡2-4小时（或作小流量清洗），放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水接近中性为止。

最后用5%HCL溶液，其量亦与上述相同，浸泡4-8小时，放尽酸液，用清水漂流至中性待用。

阴离子交换树脂:

树脂的贮存：

离子交换树脂肪内含有一定量的水份，在运输及贮存过程中应尽量保持这部分水。如贮存过程中树脂脱了水，应先用浓食盐水（-10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放于水中，以免树脂急剧膨胀而破碎。

在长期贮存中，强型树脂应转变成盐型，弱型树脂可转变成相应的氢型或游离碱型也可转为盐型，然后浸泡在洁净的水中。树脂在贮存或运输过程中，应保持在5-40°C的温度环境中，避免过冷或过热，影响质量。若冬季没有保温设备时，可将树脂贮存在食盐水中，食盐水的温度可根据气温而定。

新树脂的预处理

新树脂常含有溶剂、未参加聚合反应的物质和少量低聚合物，还可能吸着铁、铝、铜等重金属离子。当树脂与水、酸、碱或其他溶液相接触时，上述可溶性杂质就会转入溶液中，在使用初期污染出水水质。所以，新树脂在投运前要进行预处理。

阴树脂的预处理

其预处理方法中的第一步与阳树脂预处理方法中的第一步相同；而后用5%HCL浸泡4-8小时，然后放尽酸液，用水清洗至中性；而后用2%-4%NaOH溶液浸泡4-8小时后，放尽碱液，用清水洗至中性待用

参考资料

1.001x7 软化水树脂强酸性阳离子交换树脂快速联系·化工仪器网