離子交換反應的交換容量:
交換容量是離子交換器的一項重要技術指標,它表示離子交換器中可交換離子的數量。交換容量有兩種表示法;一種是重量表示法,即單位重量的離子交換劑的吸附容量,通常以毫克當量/克(mg-N/g)表示,另一種是體積表示法,即單位體積離子交換劑的吸附容量,通常以克當量表示/米3(g-N/m3)表示。
離子交換遵循效定律不同的,離子交換劑對于等量交換和再生具有不同的交換容量。由于離子交換器的形式不同,其體積和重量也不同在表示交換容量時,為統一起見,一般陽離子交換劑以H型為基準,陰離子交換樹脂以Cl型為基準。如有必要,應標明狀態。
常見的交換容量如下:
1.全交換容量(E)在交換劑中的所有活性基團再生為可交換離子后,確定總交換容量。該指數表示交換器中所有活性基團的數量。對于同一種離子交換劑,它是一個常數。這種交換能力主要用于離子交換劑的研究。
2.平衡交換容量(m)交換劑完全再生后,求其與一定組成的水溶液反應達到平衡狀態時的交換容量。該指數表明,在給定的溶液中,離子交換劑的交換容量最大,因此它不是常數,而和與之平衡的溶液組成有關。平衡交換容量與總交換容量有關,后者是前者的最大極限讓H型離子交換劑與Na型離子交換劑溶液相互作用當達到平衡時,交換劑中鈉的量為毫克當量/g,平衡交換容量為mNa,如果此時交換器中殘留的H形態為mH毫克當量/g,那么mNa和mH之和一定等于這個離子交換劑的總交換容量。即E=mNa+mH,溶液中有大量Na時E=mNa,這樣平衡時交換器中剩余的H型mH≈0。
3.工作交換容量(EG)工作交換容量是實驗室,在模擬水處理的實際操作條件下測得的交換容量。是將交換劑放入動態交換柱中,使待處理的水通過,直到濾液中有離子待交換此時交換器所發揮的交換能力稱為工作交換能力,它受多種因素的影響,如進水中的離子濃度交換終點的控制指標樹脂層的高度水流的速度等工作交換容量通常用體積表示,即克當量/米3、或毫克當量/升。
離子交換器的再生程度對其交換能力有很大影響如果完全再生,可以獲得最大的工作交換容量。在實際操作中,為了完全再生交換器,需要大量的再生劑,這是不經濟的,因為再生越徹底、完全,再生劑的用量必須大大增加,所以實際操作中再生劑的用量既要能使交換器很好地再生,又不能消耗更多的再生劑,即要選擇最佳的再生劑用量,此時的交換容量稱為實際工作交換容量。該交換容量應基于設備情況和原水質量、出水水質要求由實驗確定。