离子交换树脂的工作原理及优缺点分析

将离子性官能基结合在树脂(有机高分子)上的材料,称之为 “离子交换树脂”。 树脂表面带有磺酸 (sulfonic acid) 者,称为阳离子交换树脂,而带有四级氨离子的,则为阴离子交换树脂。由於离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子,所以经常使用於纯水、超纯水的制造程序中。(见下图)

离子交换树脂上的官能基虽可去除原水 (Feed water) 中的离子,但随着使用一段时间之後,因官能基的饱和而导致去离子效率的降低,引发水质劣化的缺点。此外,离子交换树脂本身也是有机物质,使用中会受到氧化分解、机械性破裂、担体流出而造成有机物质的溶出。此外,带有电荷的有机物质也会受到离子交换树脂的吸附,使离子交换树脂很容易受到有机物质的污染 (Fouling)。而有些微生物由於菌体表面带着负电,也会被阳离子交换树脂所吸附,树脂表面因而成为微生物的繁殖场地,造成纯水的污染。在此同时,微生物所产生的代谢产物也会成为有机物质的污染来源。这些都是使用离子交换树脂时,引发水质劣化而不可不注意的地方。

通常失去离子去除能力(饱和)的离子交换树脂,虽然可以经由酸硷药剂的作用来再生,达到重复使用的目的,但若因为有机物质的吸附(污染)而造成效率不好时,树脂的去除性能就会降低。此外,依再生用化学药剂的品质不同也会有离子交换树脂本身被污染的风险。因此,超纯水系统所使用的离子交换树脂几乎是不能进行再生处理的。

优点:

缺点:

无机离子的去除能力优良。

具再生能力,且装置简单。

纯化(交换)容量有一定的限制、

水质会起伏。

树脂会有有机物溶出的情形。

树脂表面会有微生物的増殖。

树脂的崩解碎片等会造成水中颗粒的増加。

树脂的再生过程较麻烦。

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