离子交换反应的交换容量:
交换容量是离子交换器的一项重要技术指标,它表示离子交换器中可交换离子的数量。交换容量有两种表示法;一种是重量表示法,即单位重量的离子交换剂的吸附容量,通常以毫克当量/克(mg-N/g)表示,另一种是体积表示法,即单位体积离子交换剂的吸附容量,通常以克当量表示/米3(g-N/m3)表示。
离子交换遵循效定律不同的,离子交换剂对于等量交换和再生具有不同的交换容量。由于离子交换器的形式不同,其体积和重量也不同在表示交换容量时,为统一起见,一般阳离子交换剂以H型为基准,阴离子交换树脂以Cl型为基准。如有必要,应标明状态。
常见的交换容量如下:
1.全交换容量(E)在交换剂中的所有活性基团再生为可交换离子后,确定总交换容量。该指数表示交换器中所有活性基团的数量。对于同一种离子交换剂,它是一个常数。这种交换能力主要用于离子交换剂的研究。
2.平衡交换容量(m)交换剂完全再生后,求其与一定组成的水溶液反应达到平衡状态时的交换容量。该指数表明,在给定的溶液中,离子交换剂的交换容量最大,因此它不是常数,而和与之平衡的溶液组成有关。平衡交换容量与总交换容量有关,后者是前者的最大极限让H型离子交换剂与Na型离子交换剂溶液相互作用当达到平衡时,交换剂中钠的量为毫克当量/g,平衡交换容量为mNa,如果此时交换器中残留的H形态为mH毫克当量/g,那么mNa和mH之和一定等于这个离子交换剂的总交换容量。即E=mNa+mH,溶液中有大量Na时E=mNa,这样平衡时交换器中剩余的H型mH≈0。
3.工作交换容量(EG)工作交换容量是实验室,在模拟水处理的实际操作条件下测得的交换容量。是将交换剂放入动态交换柱中,使待处理的水通过,直到滤液中有离子待交换此时交换器所发挥的交换能力称为工作交换能力,它受多种因素的影响,如进水中的离子浓度交换终点的控制指标树脂层的高度水流的速度等工作交换容量通常用体积表示,即克当量/米3、或毫克当量/升。
离子交换器的再生程度对其交换能力有很大影响如果完全再生,可以获得最大的工作交换容量。在实际操作中,为了完全再生交换器,需要大量的再生剂,这是不经济的,因为再生越彻底、完全,再生剂的用量必须大大增加,所以实际操作中再生剂的用量既要能使交换器很好地再生,又不能消耗更多的再生剂,即要选择最佳的再生剂用量,此时的交换容量称为实际工作交换容量。该交换容量应基于设备情况和原水质量、出水水质要求由实验确定。