軟化樹脂

離子交換裝置有一半以上用於水處理脫鹽，而水處理脫鹽的主要是強酸性氫型陽離子交換樹脂和強鹼性氫氧型陰離子交換樹脂。當氫型陽離子交換樹脂與水接觸，發生離子交換反應，水中各種陽離子被吸附在樹脂上，而陽樹脂上結合的氫離子則被交換下來，此時水中只含有氫離子一種陽離子。當氫氧型陰樹脂與水接觸發生離子交換反應后，水中各種陰離子被吸附，則水中只含有一種氫氧根離子。當經過這種氫氧型陽樹脂的水再經過氫氧型陰樹脂后，則副作用

因為軟化樹脂採用的是鈉（Na）型離子交換法，所以制出的水中多少會含有Na離子，對人體飲用有一定的副作用。不過，在比較精確的情況下是可以使用的。

軟水樹脂的分類

乙烯基樹脂，如聚苯乙烯、聚四氟乙烯等

酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂等。常用的家用軟水機使用的是乙烯基樹脂和間苯型樹脂，而德國enmet公司在NS系列軟水機中所採用的是食品級樹脂（food grade resin）。

1、樹脂軟化水原理

軟水樹脂由軟水機的內置樹脂罐，在水通過時將水中的硬度離子進行置換。就是通常所說的“離子交換軟化法”其原理如下：離子交換水處理是指採用離子交換劑，使交換劑中和水溶液中可交換離子產生符合等物質的量規則的可逆性交換，導致水質改善而交換劑的結構並不發生實質性（化學的）變化的水處理方式。在這種水處理方式中，只有陽離子參與交換反應的，稱陽離子交換水處理；只有陰離子參與交換反應的，稱陰離子交換水處理；既有陽離子又有陰離子參與交換反應的，稱陽、陰離子交換水處理。由於原水的水質千差萬別，而對出水水質的要求又多種多樣，所以有許多種類型的離子交換及某組合的水處理方法，採用這些水處理方法而使原水軟化、除鹼和除鹽。離子交換劑中參與交換反應的離子是鈉離子Na+時，此方法稱為鈉（Na）型離子交換法，此交換劑稱為鈉（Na）型陽離子交換劑，相類似的，有氫（H）型離子交換法及氫（H）型陽離子交換劑等。

2、樹脂再生原理

當軟水樹脂置換了水中一定量的鈣鎂等的硬度離子后，將無法再軟化水，此時就需要軟水機進行樹脂再生，也就是樹脂鈣污染后的還原再生法。

（1）用Na溶液再生強陽離子交換樹脂時，宜採取分步再生法。開始以低濃度Na溶液再生，因為此時從樹脂上解吸下來的Ca2+濃度高，但Na濃度較低，即使形成少量Ca2+Na沉澱也會被溶液沖走。然後逐步提高Na濃度，此時從樹脂上解吸下來的Ca2+濃度低，不會形成Na沉澱。

（2）由於弱陽離子交換樹脂是用強陽離子交換樹脂的再生廢液進行再生的。因此，在進酸的同時，弱陽離子交換器必須進稀釋水（JF9201濾后水），進水量以液位不超過交換器進酸口為宜。另外注意觀察弱陽離子交換器排出的再生廢液顏色，如呈白色渾濁物，即使調節進酸濃度。

（3）進酸完后，弱陽離子交換器必須立即進JF9201濾后水置換清洗，強陽離子交換器必須立即進精製水置換清洗。

（4）冬季由於再生液溫度低，更易出現鈣污染。因此在再生前，弱陽離子交換器必須擦洗反洗，弱陽離子交換器必須與強陽離子交換器之間再生廢液的管道必須反衝，做到防患於未然。

此過程在家用軟水機內需要2-3個小時，通常稱為軟水機反衝洗再生。會根據軟水機型號不同而需要一定量的樹脂再生劑（Na）或工業鹽。

樹脂再生是離子交換水處理中很重要的一環。影響再生效果的因素很多，如再生方式，再生劑的種類、純度、用量，再生液的濃度、流速、溫度等。要取得好的再生效果，必須進行調整試驗，確定最優的再生條件。

1、再生方式

軟化樹脂再生方式按再生液流向與運行時水流方向分為順流、對流和分流三種。

順流再生是指再生液流向與運行時水流方向一致的再生方式，通常是自上而下流動。

對流再生指再生液流向與運行時水流方向是相對的。習慣上將運行時水流向下流動，再生液向上流動的水處理工藝稱逆流再生工藝。將運行時水向上流，床層浮動；再生時再生液向下流的水處理工藝稱浮動床工藝。對流再生可使出水端樹脂層再生度最高，出水水質好。

分流再生是指再生液自交換器的上端和下端同時進入，由樹脂層中間的排水裝置排出，運行時水自上而下流過床層。這種交換器上部床層採用順流再生工藝，下部床層採用對流再生工藝。

2、再生劑的品種與純度

一般認為鹽酸的再生效果優於硫酸，硫酸再生成本低於鹽酸。再生劑的純度高，雜質含量少，樹脂的再生程度就高，特別是對陰樹脂影響更大。

3、再生劑用量

再生劑用量是影響再生的重要因素，其概念是單位體積樹脂所用的再生劑的量，單位為kg/m3(樹脂)或g/L(樹脂)。另外常用的一個指標是再生劑比耗，它是指投入的再生劑的量與所獲得樹脂的工作交換容量的比值。還有一種表示法即再生劑耗量，是預計取得單位工作交換容量所需純再生劑量，單位g/mol。

軟化樹脂從理論上講1mol的再生劑應使交換樹脂恢復1mol的交換容量，但實際上再生反應最多只能進行到離子交換化學反應的平衡狀態，只用理論量的再生劑再生樹脂，並不能完全恢復其交容量，所以用量必須超過理論量。

提高再生劑的用量，可以提高樹脂的再生程度，但再生劑比耗增加到一定程度之後，再生程度的提高則不明顯。再生劑用量與離子交換樹脂的性質有關，一般強型樹脂所需再生劑用量高於弱型樹脂。不同的再生方式，再生劑用量也有所不同，一般順流再生的再生劑用量要高於逆流再生的。

軟化樹脂再生方式採用順流時，由於再生液首先接觸到的是上部完全失效的樹脂，所以這一部分樹脂得到了很好的再生。當再生液再往下流與交換器底部樹脂接觸時，再生液中已經積累了大量被置換出來的離子，嚴重影響了交換樹脂的再生程度，使這部分樹脂沒有得到充分的再生，影響了出水水質。如果要提高這部分樹脂的再生程度，就要增加再生劑的用量。

軟化樹脂再生方式採用逆流時，由於交換器底部樹脂總是和新鮮的再生劑相接觸，所以可以達到很高的再生程度，運行時水最後和這部分再生程度高的樹脂接觸，保證了出水水質。採用逆流再生時，交換器上部樹脂再生程度差，雖然它首先與進水接觸，但由於水中從樹脂交換下來離子含量少，所以還是可以進行離子交換的，這部分樹脂的交換容量仍可以得到充分的發揮。因此這種再生方式比較優越，使用得也比較廣泛。

4、軟化樹脂再生液的濃度

再生液的濃度與再生方式有關，一般順流再生的再生液濃度應高於逆流再生的。通常HCl以3%～5%為宜，NaOH以2%～4%為宜。

5、軟化樹脂再生液的溫度與流速

提高再生液的溫度能提高樹脂的再生程度，但再生溫度不能超過樹脂允許的最高使用溫度，一般強酸性陽樹脂用鹽酸再生時不需加熱。強鹼性Ⅰ型陰樹脂的再生液溫度為35～50℃。強鹼性Ⅱ型陰樹脂適宜的再生液溫度為35±3℃。

再生液流速影響著再生液與樹脂的接觸時間，一般以4～8m/h為宜。逆流再生的再生液流速應保證不使樹脂亂層。再生液的溫度很低時，不宜提高流速。