离子交换法净化水的原理

离子交换法净化水是利用离子交换树脂的离子交换能力，以水中的离子作为交换媒介，使得混入水中的离子交换出水，而其他离子则随之混入水中，从而达到净化水的目的，此即为离子交换法净化水的原理，其净化水过程及原理图如下：
                      

         离子交换法净化水的两种方法：
                         

       离子交换法是以圆球形树脂(离子交换树脂)过滤原水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换，常见的两种离子交换方法分别是硬水软化和去离子法。
       硬水软化主要是用在反渗透(RO)处理之前，先将水质硬度降低的一种前处理程序，而软化机里面的球状树脂，以两个钠离子交换一个钙离子或镁离子的方式来软化水质。
       去离子法是用离子交换法除去水中绝大部分的盐类、碱和游离酸,但不能完全除去有机物和非电解质；去离子水适用于测定无机微量元素而不太适合用于有机分析，若要获得既无无机类杂质又无有机类杂质的纯水,可将离子交换水再蒸馏一次。

     
       离子交换法净化水的基本原理及其反应式：

       离子交换法净化水的原理是基于树脂和天然水中各种离子间的可交换性。例如，R–SO₃H型阳离子交换树脂，交换基团中的H⁺可与天然水中的各种阳离子进行交换，使天然水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺等离子结合到树脂上，而H⁺进入水中，于是就除去了水中的金属阳离子杂质；水通过阴离子交换树脂时，交换基团中的OH^–具有可交换性，将HCO^3–、Cl^–、SO₄^2–等离子除去，而交换出来的OH^–与H⁺发生中和反应，这样就得到了高纯水，其交换反应式为：      

                        2R–SO₃H + Ca(HCO₃)₂  →  (R–SO₃)₂Ca + 2H₂CO₃

                              R–SO₃H + NaCl → R–SO₃Na + HCl

                        R–N(CH)₃OH + NaHCO₃ → R–N(CH)₃HCO₃ + NaOH

                        R–N(CH)₃OH + H₂CO₃ → R–N(CH)₃HCO₃ + H₂O

                                          HCl + NaOH → H₂O + NaCl

      离子交换法净化水的优缺点
                        
        据津南大化工的离子交换法净化水的实验报告知，离子交换法净化水的优点是可以选择性除去阳离子或阴离子，或者选择同时除去阳离子和阴离子，设备投资小，更换树脂的费用也稍低，缺点就是需要经常做树脂的再生，化料使用量大，同时带来再生废水的处理问题。

                       
       总结：离子交换法净化水的过程是一种特殊的吸附过程，其特点是主要吸附污水中的离子化物质，并进行等当量的离子交换，用途于污水处理中，主要用于回收和去除污水中的金、银、铜、镉、铬、锌等金属离子，也用来对有机污水进行处理和净化放射性污水。