水纯化知识的概述（五）

知否知否，应是水纯化技术

水纯化技术

离子交换 (IX)

优点

VS

不足

优点：

1. 

去除溶解性无机离子，从而使电阻率达到18.2 MΩ-cm (25˚C)；同时使离子含量低于1ppb

2. 

3. 

可以通过酸和碱置换再生

4. 

5. 

成本相当低廉

6. 

不足：

1. 

无法有效去除细菌、有机物、颗粒或热原

2. 

3. 

容量有限，一旦离子交换位都被占据，则无法再发挥去离子效果

4. 

5. 

以化学方法再生的树脂床可能产生有机物和颗粒

6. 

7. 

一次性使用树脂进水必须是优质的经过预处理的水，才能保证离子交换能高质量和经济地进行

8. 

离子交换 (IX)

在这种工艺中，离子交换树脂可以被杂质离子交换其活性基团中的 H+ 和OH- ，从而有效去除杂质离子。这些树脂是直径不到 1 mm 的多孔颗粒，它们由高度交链的 不溶性聚合物制成，有大量的强离子交换位。溶液中的离子进入颗粒后，会根据各自的相对电荷密度（单位水合物体积中的电荷量）竞争交换位。去离子颗粒是阳离子或阴离子，它们用氢离子交换阳离子，比如钠、钙和铝，用羟基离子交换阴离子，比如氯化物、硝酸盐和硫酸盐。来自阳离子交换剂的氢离子同阴离子交换剂的羟基离子结合，从而形成纯净水。强阳离子树脂是聚苯乙烯交链二乙烯基苯的聚磺酸衍生物。强阴离子树脂是聚苯乙烯交链二乙烯基苯的苯甲基三甲基氢氧化季铵（1 型）或苯甲基二甲基乙烯氢氧化季铵（2 型）衍生物。

离子交换树脂床分为滤筒或滤柱式，通常只能使用一段时间，当阳离子和阴离子置换了树脂中的大多数 H+ 和OH- 有效位后，便需要更换。在需要的时候，滤柱可以直接用饮用水制取纯水。当它们耗尽后，可以将其送交再生站进行再生，否则只能丢弃。如果在离子交换之前先用反渗透法对给水进行预处理，则可以提高水纯度和延长树脂寿命；高纯度的实验室纯水机经常采用这种方式。这还可以避免大分子有机物在树脂表面形成积垢使处理能力降低。

离子交换树脂具有非常大的表面积，这使得它们成为微生物的温床，从而易于导致微粒和可溶成分析出。基于这些原因，我们应使用高品质树脂，并且应在合理范围内尽量减小交换柱规模。在交换柱之后通常安装过滤器，以滤除微粒和其它颗粒物。通过让水保持频繁的再循环，并且定期更换滤柱，可以最大限度减少细菌集结。当离子交换柱耗尽后，它们会析出累积的杂质。强离子杂质可以置换弱离子杂质，因此最先析出的杂质可能是那些对产水的电阻率没有多大影响的弱电杂质。

当这些弱电杂质（包括有机物、硅酸盐、硼酸盐）开始析出时，电阻率监测装置不太可能监测到。上图说明了这种情况。图中显示，随着离子交换柱开始耗尽，将有硅和有机物（显示为 TOC）析出，并且要过一段时间之后才能监测到电阻率下降现象。

这种有弱离子杂质析出而无法监测到的问题可以通过多级监测来防范，比如ELGA 的 PureSure双级纯化模块将两个完全一样的离子交换树脂床串联在一起，并在它们之间放置了一个电阻率监测器。

当第一个交换柱开始耗尽时，析出的弱离子杂质会被第二个交换柱吸附，因此不会进入最终的产水中。通过在第一个阶段之后测量电阻率，可以监测到交换柱耗尽现象。随即就可以将第二个交换柱转移至第一个柱子的位置，而在第二个位置再安装上新柱。

这种做法可以实现对树脂的最有效利用，因为在中间位置的电阻率降到 1 MΩ-cm (25°C) 以下之前（这很容易通过监测确定）都不必撤走第一根柱子，而把第二根柱子移至第一根柱子的位置时，其能量基本还保持在原始水平，可以继续发挥功效。

保证很好去除弱离子杂质的其它方法包括在交换柱尚未耗尽之前就更换它们，或者是使用可以高效去除弱离子杂质的专用树脂，但这些方法的费用都较高。因此，ELGA 为降低客户运营成本着想，通过适当的树脂选择、合理的预处理和独特的系统设计，可以用离子交换法将离子杂质降低到最低水平。