20世世60年代,离子交换树脂的发展又聚得了重要突破,美国罗姆－哈斯 公司（Rohm & Hass)和拜耳公司(Bayer)合成了一系列物理结构和过去 完全不同的大孔结构离子交换树脂,这类树脂除具有普通离子交换树脂 的交换基团餐,同时还有像无机和碳质吸附剂及催化剂那样的大孔型毛 细孔结构,使离子交换树脂兼具了离子交换和吸附的功能,为离子交换树 脂的广泛应用开辟了新的前景.
4）pH值 强酸和强碱树脂的活性基团的电离能力很强，交换能力基本上与pH
值无关。 但弱酸性树脂在pH值低时不电离或部分电离，因此，在碱性条件下，
才能得到较高的交换能力。 而弱碱性树脂在酸性溶液中才能得到较大的交换能力。 螯合树脂对金属的结合与pH值有很大关系，每种金属都有适宜的pH
值 5）水温 水温高虽可加速离子交换的扩散，但各种离子交换树脂都有一定的
离子水化程度大，水合离子半径越大，不利于离子的内 扩散。
四、离子交换过程的影响因素
1、离子交换剂的性质 后面会详细讲述
2、水中污染物的性质
1）悬浮物和油脂 废水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙，油脂会包住树脂颗粒，都会使交换能
力下降。因此当这些物质含量较多时，应进行预处理。预处理的方法有 过滤、吸附等。 2）有机物 废水中某些高分子有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很大，一旦 结合就很难进行再生，结果是降低树脂的再生率和交换能力。 3）高价金属离子 废水中Fe3＋、A13＋、Cr3＋等高价金属离子能引起树脂中毒，当树脂受 铁中毒时，会使树脂颜色变深。 从阳离子树脂的选择性可看出，高价金属离子易为树脂吸附，再生时难 于把它洗脱下来，结果会降低树脂的交换能力。 为了恢复树脂的交换能力可用高浓度酸，长时间浸泡。
dq / dt Dc1 c2 /
q 单位质量的吸附剂上所吸附的吸附质的量，mg/g或者g/g Do 吸附质在液膜中的扩散系数，m2/s δ 液膜厚度，m
离子交换过程模型 外扩散
内扩散
B
(1) (2)
B
(4) (A)(3) (5)
A
树脂颗粒 水膜
三、影响交换速度的因素
1 、薄膜扩散 离子浓度
允许使用温度范围。 6）氧化剂 废化水分中解如。果强含碱有性氧阴化树剂脂（容如易C被l2氧、化O剂2、氧H化2C，r2使O7交等换）基时团，变会成使非树碱脂性氧
物质，可能完全丧失交换能力。氧化作用也会影响交换树脂的本体， 使树脂加速老化，结果使交换能力下降。
3、操作条件（运行流速）
9.3 离子交换剂种类
第九章 离子交换法水处理
Water pollution control theory and technology
水污染控制与技术
目录
9.1、概述 9.2、基本原理 9.3、离子交换剂的种类 9.4、离子交换工艺 9.5、离子交换的应用
9.1 概述
一、 定义
•离子交换法是一种借助于离子交换剂(ion exchange resin)上 的离子和废水中的离子进行交换反应而除去废水中有害离子的 方法。 •离子交换过程也可以看成是一种特殊吸附过程，所以在许多 方面都与吸附过程类同。 •离子交换过程的特点在于:它主要吸附水中以离子态存在的物 质，并进行等当量的离子交换。
R —SO3 H
母体 固定离子 可交换离子
无 法 显 示 图 像 。 计 算 机 可 能 没 有 足 够 的 内 存 以 打开该图像，也可能是该图像已损坏。请重新启动计算机，然后重新打开该文件。如果仍然显示红色 “x” ，则可能需要删除该图像，然后重新将其插入。
RHM RMH
交换 交换 饱和 树脂 离子 树脂
在平衡状态下，树脂中及溶液中的反应物浓度符合下列 关系式：K为平衡常数
[RM][H [RH][M
] ]
K
K值的大小能定量地反映离子交换
剂对某两个固定离子交换选择性的大小。
二、离子交换速度
上述几步中，交换反应速率与扩散相比要快得多。因此总 交换速度由扩散过程控制。由Fick定律，扩散速度可写成：
将离子交换树脂做成薄膜形式，即称为离子交换膜，用于海 水淡化、物质提纯和污水处理等各方面。
一、离子交换树脂
固体球形颗粒，多孔网状结 构；不溶于水；具有离子交换特 性的有机高分子聚电解质。
(一) 组成
离子交 换树脂
母体-骨架 活性基团
固定离子 可交换离子
苯乙烯(单体) +
二乙烯苯(交联剂)
共聚
母体
功 能 H2SO4 基 反 应
1. 去除率高，净化效果好； 2. 可做到污染物的回收利用； 3. 对废水的预处理要求较高； 4. 树脂再生液需要进一步处置。
9.2 离子交换的基本原理
一、离子交换过程
实质：离子交换剂上的可交换离子与溶液中的其他同性离子的 交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆化学吸附。
离子交换是可逆反应，其反应式可表达为：
溶液离子浓度低，树脂交换容量大时，薄膜扩散受阻。 溶液离子浓度过高，树脂易发生收缩现象，内扩散受阻。
水流速度 水流速度增加，水膜变薄，薄膜扩散加快。
树脂颗粒的大小 树脂颗粒小，比表面积增加，利于薄膜扩散。
2、内扩散 离子电荷
离子电荷越大，扩散系数越小，不利于内扩散。 树脂交联度
交联度越低，树脂网孔越大，有利于离子的内扩散。 离子的水化度
三、应用
(一) 、给水处理 硬水软化、脱盐、环境废水的处理；纯水、高纯水的制备；
(二) 、溶液和物质的纯化和净化，如铀的提取和纯化，溶液除盐； 废水中金属离子：Zn2+、Cu2+、Cr6+ 、Cr3+ ；
(三) 、金属离子的分离、痕量离子的富集及干扰离子的除去； (四) 、抗菌素的提取和纯化等.
四、特点
凡具有离子交换能力的物质称为离子交换剂，是一种带有可 交换离子的不溶性固体物质，带有阳离子的称阳离子交换剂， 带有阴离子称阴离子交
离子交换剂
碳质：磺化煤（阳离子交换剂）
有机质 合成树脂：是所有离子交换剂中性能 最优的一类，它包括阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。
二、发展
1805年英国科学家发现了土壤中Ca2+和NH4+的交换现象；
1876年莱姆伯格（Lemberg） 揭示了离子交换的可逆性和化学计量关 系；
1935年亚当斯（Aclams）和霍姆斯（Holmes）人工合成了聚酚醛强酸 性阳离子树脂和聚苯胺醛系弱碱阴离子交换树脂；
1940年应用于工业生产；
1951年我国开始合成树脂。