由于無機物離子的直徑都很?。?.3~0.7nm),用普通的凝膠型樹脂是完全可以除去;但當水中有有機物分子存在時,由于其分子很大(膠硅化合物的粒徑可大于50nm,某些蛋白質分子為5~20nm),用普通凝膠樹脂除去它們則有困難。而且再生時,這些被吸附的有機物也不易被再生下來,所以凝膠型樹脂易于被有機物所污染。
針對凝膠型離子交換樹脂的缺點,人們研制了大孔型離子交換樹脂。大孔型離子交換樹脂外觀不透明,表面粗糙,為非均相凝膠結構。即使在干燥狀態(tài),內部也存在不同尺寸的毛細孔,因此可在非水體系中起離子交換和吸附作用。值得注意的是,大孔型離子交換樹脂具有很大的比表面積,因此其吸附功能十分顯著,不容忽視。
樹脂的應用領域比較廣泛,通常是應用在電鍍行業(yè)廢水處理與重金屬回收,PVC行業(yè)廢水除汞,半導體行業(yè)超純水制備,蒸發(fā)冷凝水氨氮深度處理,垃圾滲濾液氨氮深度處理,地下礦井水氟化物控制,農村飲用水鐵錳控制,生活污水脫氮除磷,礦泉水硝酸鹽,溴化物,砷酸鹽控制等水處理工程與技術服務。
凝膠型樹脂外觀呈透明球狀顆粒,其孔隙度很小,一般都在3nm以下,這些孔隙不是真正意義上的“孔”,而是由高分子鏈和交聯(lián)劑相鍵合而形成的,它隨運行條件而改變;在干的凝膠型樹膠中,這些孔實際上是“消失"的。當凝膠型樹脂浸人水中后,由于活性基團發(fā)生水化后,才顯現出來。
樹脂在使用一段時間后,要進行再生處理,即用化學藥品使離子交換反應以相反方向進行,使樹脂的官能基團回復原來狀態(tài),以供再次使用。如陽離子樹脂是用強酸進行再生處理,此時樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結合而恢復原來的組成。
離子交換樹脂的幾何形狀,尺寸和結構可以在不同類型之間變化。大多數離子交換樹脂交換系統(tǒng)使用由微小的多孔微珠組成的樹脂床,盡管一些系統(tǒng)(例如用于電滲析的系統(tǒng))使用片狀網狀樹脂。離子交換樹脂珠通常是小的和球形的,半徑僅為0.25至1.25毫米。根據應用和系統(tǒng)設計,樹脂珠粒可具有均勻的粒度或高斯尺寸分布。大多數應用使用凝膠樹脂珠,具有半透明的外觀,并提供高容量和化學效率。大孔樹脂由于其不透明的白色或黃色外觀而可識別,通常保留用于苛刻的條件,因為它們具有相對較高的穩(wěn)定性和耐化學性。
離子交換樹脂基質通過在稱為聚合的過程中使烴鏈彼此交聯(lián)而形成。交聯(lián)使樹脂聚合物具有更強,更有彈性的結構和更大的容量(按體積計)。雖然大多數IX樹脂的化學組成是聚苯乙烯,但某些類型是由丙烯酸(丙烯腈或丙烯酸甲酯)制造的。然后樹脂聚合物經歷一種或多種化學處理以將官能團結合到位于整個基質中的離子交換位點。這些官能團賦予IX樹脂其分離能力,并且從一種樹脂到下一種樹脂會有很大差異。
在離子交換循環(huán)期間,將待處理的溶液加入離子交換樹脂床中并使其流過樹脂。當溶液移動通過離子交換樹脂時,樹脂的官能團吸引溶液中存在的任何抗衡離子。如果官能團對新抗衡離子的親和力大于已經存在的那些離子,那么溶液中的離子將移除現有的離子并取代它們,通過共享的靜電吸引力與官能團結合。通常,離子的尺寸和/或價數越大,其與相反電荷的離子的親和力就越大。
當樹脂再生過程中,一旦使用了質量不好的工業(yè)鹽酸或副產品鹽酸,其就會對樹脂造成損害,游離氯的含量應小于0.1mg/L。防止樹脂被氧化的方法活性炭過濾。因為活性炭具有能夠除去水中游離氯的原理,經過一系列化學反應,當活性炭表面吸附的氯已經達到一定值時就會發(fā)生很多反應。