Page 118 - 水资源保护技术与方法

第四章 化学性水资源保护技术

为复杂，对于物理吸附，温度升高会使吸附平衡向解吸方向移动；对于化学吸附，
适当升高温度可以加快反应速率，但过高的温度可能导致化学键断裂，降低吸附
容量。共存离子可能与目标污染物竞争吸附位点，也可能通过离子交换、络合等

作用影响吸附过程。

二、离子交换技术原理与材料

（一）离子交换基本过程
离子交换过程是一个可逆的化学反应过程，主要包括以下几个步骤：首先，
溶液中的离子通过扩散作用从溶液主体向吸附剂表面迁移，这一过程称为外扩散；

其次，离子穿过吸附剂表面的液膜，到达吸附剂的孔隙内部，称为内扩散；接着，
离子在吸附剂的孔隙内继续扩散，到达吸附位点，并与吸附剂表面的可交换离子
发生交换反应；最后，交换后的离子通过内扩散和外扩散过程从吸附剂表面返回
溶液主体。离子交换反应遵循离子交换平衡原理，当溶液中离子的浓度、温度等
条件发生变化时，离子交换平衡会发生移动。例如，在阳离子交换过程中，当溶

液中氢离子浓度增加时，会促使交换反应向解吸方向移动，从而实现离子交换树
脂的再生。
（二）离子交换树脂分类与特性
1. 强酸性阳离子交换树脂
强酸性阳离子交换树脂通常以苯乙烯—二乙烯苯共聚物为骨架，引入磺酸基
（-SO 3 H）作为活性基团。由于磺酸基的酸性很强，在各种 pH 值条件下都能完

全电离，因此可以与水中的各种阳离子进行交换反应。该树脂对钙、镁、铁等阳
离子具有较强的交换能力，常用于水的软化和除盐处理。强酸性阳离子交换树脂
的优点是交换速度快、交换容量大、化学稳定性好；缺点是再生时需要使用大量
的强酸，如盐酸、硫酸等，再生成本较高，且对设备有一定的腐蚀性。

2. 弱酸性阳离子交换树脂
弱酸性阳离子交换树脂的活性基团通常为羧酸基（-COOH）或酚羟基（-OH）。
这些基团的酸性较弱，在酸性条件下电离程度较低，交换能力较弱；但在碱性条
件下，能够完全电离，表现出较强的交换能力。弱酸性阳离子交换树脂对二价阳
离子的选择性较高，常用于去除水中的钙、镁离子，且再生时可以使用价格较低
的弱酸或碱，再生成本相对较低。然而，其交换速度较慢，交换容量相对较小，

在处理高浓度废水时效率较低。

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