苏州练水环保工程设备有限公司——三菱树脂

简单来说，混床树脂的工作原理就是将阳离子交换树脂和阴离子交换树脂按照一定比例混合在同一个交换柱中，让水同时进行阳离子交换和阴离子交换，从而达到深度除盐、制备高纯度水的目的。

下面我们分步拆解这个过程：

1. 核心组件：两种树脂

混床中包含两种功能不同的树脂：

- 阳离子交换树脂 

- 形态：通常为磺酸基（-SO₃H）型，出厂时一般为钠型（-SO₃Na），使用前需要用酸（如盐酸 HCl）再生为氢型（-SO₃H）。

- 功能：氢型阳离子树脂上的氢离子（H⁺）可以与水中的各种阳离子（如钙 Ca²⁺、镁 Mg²⁺、钠 Na⁺、钾 K⁺ 等）发生交换，将它们从水中去除，并释放出 H⁺ 离子。

- 阴离子交换树脂 

- 形态：通常为季铵基（-N(CH₃)₃OH）型，即强碱型阴离子树脂。

- 功能：阴离子树脂上的氢氧根离子（OH⁻）可以与水中的各种阴离子（如氯离子 Cl⁻、硫酸根 SO₄²⁻、碳酸氢根 HCO₃⁻、硅离子 SiO₃²⁻ 等）发生交换，将它们从水中去除，并释放出 OH⁻ 离子。

2. 工作流程：交换与中和

当需要处理的水（通常是经过反渗透 RO 处理后的初级纯水）自上而下流过混床时，会发生以下三个关键步骤：

1. 阳离子交换：水流首先接触到（或流经）阳离子树脂。水中的阳离子（如 Na⁺）与树脂上的氢离子（H⁺）发生交换。

- 反应式： R-SO₃H + Na⁺ → R-SO₃Na + H⁺ 

- （R 代表树脂的骨架结构）

2. 阴离子交换：紧接着，释放出的 H⁺ 离子和水一起，继续向下流动，接触到阴离子树脂。水中的阴离子（如 Cl⁻）与树脂上的氢氧根离子（OH⁻）发生交换。

- 反应式： R-N(CH₃)₃OH + Cl⁻ → R-N(CH₃)₃Cl + OH⁻ 

3. 中和反应：最关键的一步是，前两步分别释放出的 H⁺ 离子和 OH⁻ 离子会立即结合，生成水（H₂O）。

- 反应式： H⁺ + OH⁻ → H₂O 

整个过程的最终效果是： 水中的所有盐类（阴阳离子）都被树脂吸附，而从树脂上交换下来的离子最终结合成了水。因此，出水中几乎不含任何离子，电阻率可以达到 18.2 MΩ·cm 的理论纯水值。

3. 为什么是“混合”而不是“串联”？

你可能会问，为什么不把阳离子柱和阴离子柱分开串联使用呢？

- 串联方式（复床）：水先经过阳床，再经过阴床。这样处理后，水中会残留大量由阳床交换下来的 H⁺ 和由阴床交换下来的 OH⁻ 结合后生成的水，但由于两个过程是分开的，H⁺ 和 OH⁻ 不能在同一空间内立即中和，导致出水中可能存在微量的酸或碱，纯度不如混床。

- 混合方式（混床）：两种树脂紧密混合，相当于无数个微型的“阳床-阴床”单元。H⁺ 和 OH⁻ 在生成的瞬间就发生中和，大大提高了除盐效率和出水纯度。因此，混床通常被称为“抛光处理”单元，用于制备电子、医药等行业所需的超纯水。

4. 再生过程

当树脂使用一段时间后，阳离子树脂上的 H⁺ 几乎全部被水中的阳离子交换完毕，阴离子树脂上的 OH⁻ 也几乎全部被交换完毕，树脂就失去了交换能力，这个状态称为“失效”。此时需要对其进行“再生”，使其恢复交换能力。

再生过程比工作过程复杂，主要包括以下步骤：

1. 反洗分层：向交换柱底部通入高压水，利用两种树脂密度不同（通常阳离子树脂密度大于阴离子树脂），将它们彻底分开。密度大的阳离子树脂会沉在下层，密度小的阴离子树脂会浮在上层，中间形成一个清晰的分界线。

2. 分别再生：

- 从柱顶部加入碱液（如氢氧化钠 NaOH），再生上层的阴离子树脂，使其恢复为 OH⁻ 型。

- 从柱中部（分界线附近）加入酸液（如盐酸 HCl），再生下层的阳离子树脂，使其恢复为 H⁺ 型。

- 废液从底部和中部的不同出口排出。

3. 置换和清洗：用纯水冲洗树脂，去除残留的再生剂和交换下来的杂质离子。

4. 混合：清洗完成后，从柱底部通入压缩空气，将分层的两种树脂重新均匀混合，准备下一个工作周期。