離子交換過程通常分為5個階段

① 離子交換過程的5個步驟

離子交換過程歸納為如下幾個過程1.水中離子在水溶液中向樹脂表面擴散2.水中離子進入樹脂顆粒的交聯網孔，並進行擴散3.水中離子與樹脂交換基團接觸，發生復分解反應，進行離子交換4.被交換下來的離子，在樹脂的交聯網孔內向樹脂表面擴散5.被交換下來的離子，向水溶液中擴散影響交換的主要因素有流速、原料液濃度、溫度等。流速原料液的流速實際上反映了達到反應平衡的時間，在交換過程中，離子進行擴散—交換—擴散一系列步驟，有效地控制流速很重要。一般，交換液流速大，離子的透析量就高，未來及交換而通過樹脂層流失的量增多。因此，應根據交換容量等選擇適宜的流速。原料液濃度樹脂中可交換的離子與溶液中同性離子既有可能進行交換，也有可能相斥，液相離子濃度高，樹脂接觸機會多，較易進入樹脂網孔內，液相濃度低，樹脂交換容量大時，則相反。但液相離子濃度過高，將引起樹脂表面及內部交聯網孔收縮，也會影響離子進入網孔。實驗證明，在流速一定時，溶液濃度越高，溶質的流失量液越大。溫度溫度越提高，離子的熱運動越劇烈。單位時間碰撞次數增加，可加快反應速率。但溫度太高，離子的吸附強度會降低，甚至還會影響樹脂的熱穩定性，經濟上不利，實際生產中採用室溫操作較宜。

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② 電鍍廢水經樹脂處理後不達標，處理後氨氮30mg/L，cod150mg/L,如何才能達到一級排放標准

根據廢水中氨氮濃度的不同，可將廢水分為3類：高濃度氨氮廢水（-N>500mg/l）,中等濃度氨氮廢水（NH3-N：50-500mg/l），低濃度氨氮廢水（NH3-N<50mg/l）。然而高濃度的氨氮廢水對微生物的活性有抑製作用，制約了生化法對其的處理應用和效果，同時會降低生化系統對有機污染物的降解效率，從而導致處理出水難以達到要求。
故本工程的關鍵之一在於氨氮的去除，去除氨氮的主要方法有：物理法、化學法、生物法。物理法含反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術；化學法含離子交換、氨吹脫、折點加氯、焚燒、化學沉澱、催化裂解、電滲析、電化學等處理技術；生物法含藻類養殖、生物硝化、固定化生物技術等處理技術。目前比較實用的方法有：折點加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學沉澱法。
1． 折點氯化法去除氨氮
折點氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時水中游離氯含量最低，氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時，水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點，該狀態下的氯化稱為折點氯化。處理氨氮污水所需的實際氯氣量取決於溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9～10mg氯氣。pH值在6～7時為最佳反應區間，接觸時間為0.5～2小時。
折點加氯法處理後的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進行反氯化，以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9～1.0mg的二氧化硫。在反氯化時會產生氫離子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右（以CaCO3計）。折點氯化法除氨機理如下：
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl－
NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O
NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl－
NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl－
折點氯化法最突出的優點是可通過正確控制加氯量和對流量進行均化，使廢水中全部氨氮降為零，同時使廢水達到消毒的目的。對於氨氮濃度低（小於50mg/L）的廢水來說，用這種方法較為經濟。為了克服單獨採用折點加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點，常將此法與生物硝化連用，先硝化再除微量殘留氨氮。氯化法的處理率達90%～100%，處理效果穩定，不受水溫影響，在寒冷地區此法特別有吸引力。投資較少，但運行費用高，副產物氯胺和氯化有機物會造成二次污染，氯化法只適用於處理低濃度氨氮廢水。
2． 選擇性離子交換化去除氨氮
離子交換是指在固體顆粒和液體的界面上發生的離子交換過程。離子交換法選用對NH4+離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂，從而達到去除氨氮的目的。沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，它是一類硅質的陽離子交換劑，成本低，對NH4+有很強的選擇性。
O．Lahav等用沸石作為離子交換材料，將沸石作為一種把氨氮從廢水中分離出來的分離器以及硝化細菌的載體。該工藝在一個簡單的反應器中分吸附階段和生物再生階段兩個階段進行。在吸附階段，沸石柱作為典型的離子交換柱；而在生物再生階段，附在沸石上的細菌把脫附的氨氮氧化成硝態氮。研究結果表明，該工藝具有較高的氨氮去除率和穩定性，能成功地去除原水和二級出水中的氨氮。
沸石離子交換與pH的選擇有很大關系，pH在4～8的范圍是沸石離子交換的最佳區域。當pH＜4時，H+與NH4+發生競爭；當pH＞8時，NH4+變為NH3而失去離子交換性能。用離子交換法處理含氨氮10～20mg/L的城市污水，出水濃度可達1mg/L以下。離子交換法具有工藝簡單、投資省去除率高的特點，適用於中低濃度的氨氮廢水（＜500mg/L），對於高濃度的氨氮廢水會因樹脂再生頻繁而造成操作困難。但再生液為高濃度氨氮廢水，仍需進一步處理。
3． 空氣吹脫法與汽提法去除氨氮
空氣吹脫法是將廢水與氣體接觸，將氨氮從液相轉移到氣相的方法。該方法適宜用於高濃度氨氮廢水的處理。吹脫是使水作為不連續相與空氣接觸，利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮轉移至氣相而去除廢水中的氨氮通常以銨離子（NH4+）和游離氨（NH3）的狀態保持平衡而存在。將廢水pH值調節至鹼性時，離子態銨轉化為分子態氨，然後通入空氣將氨吹脫出。吹脫法除氨氮，去除率可達60%～95%，工藝流程簡單，處理效果穩定，吹脫出的氨氣用鹽酸吸收生成氯化銨可回用於純鹼生產作母液，也可根據市場需求，用水吸收生產氨水或用硫酸吸收生產硫酸銨副產品，未收尾氣返回吹脫塔中。但水溫低時吹脫效率低，不適合在寒冷的冬季使用。
用該法處理氨氮時，需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標准，以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工、有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。該方法比較適合處理高濃度氨氮廢水，但吹脫效率影響因子多，不容易控制，特別是溫度影響比較大，在北方寒冷季節效率會大大降低，現在許多吹脫裝置考慮到經濟性，沒有回收氨，直接排放到大氣中，造成大氣污染。
汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉變為氨氣逸出，處理機理與吹脫法一樣是一個傳質過程，即在高pH值時，使廢水與氣體密切接觸，從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當的平衡分壓之間的差。延長氣水間的接觸時間及接觸緊密程度可提高氨氮的處理效率，用填料塔可以滿足此要求。塔的填料或充填物可以通過增加浸潤表面積和在整個塔內形成小水滴或生成薄膜來增加氣水間的接觸時間汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水，操作條件與吹脫法類似，對氨氮的去除率可達97%以上。但汽提塔內容易生成水垢，使操作無法正常進行。
吹脫和汽提法處理廢水後所逸出的氨氣可進行回收：用硫酸吸收作為肥料使用；冷凝為1%的氨溶液。
4． 生物法去除氨氮
生物法去除氨氮是在指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下，通過硝化和反硝化等一系列反應，最終形成氮氣，從而達到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝有很多種，但是機理基本相同。都需要經過硝化和反硝化兩個階段。
硝化反應是在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽，包括兩個基本反應步驟：由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養菌，它們利用廢水中的碳源，通過與NH3-N的氧化還原反應獲得能量。反應方程式如下：
亞硝化： 2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+
硝化 : 2NO2-+O2→2NO3-
硝化菌的適宜pH值為8.0～8.4，最佳溫度為35℃，溫度對硝化菌的影響很大，溫度下降10℃，硝化速度下降一半；DO濃度：2～3mg/L；BOD5負荷：0.06-0.1kgBOD5/(kgMLSS•d)；泥齡在3～5天以上。
在缺氧條件下，利用反硝化菌（脫氮菌）將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從廢水中逸出由於兼性脫氮菌（反硝化菌）的作用，將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程，稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物（碳源）。以甲醇為碳源為例，其反應式為：
6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O
6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-
反硝化菌的適宜pH值為6.5～8.0；最佳溫度為30℃，當溫度低於10℃時，反硝化速度明顯下降，而當溫度低至3℃時，反硝化作用將停止；DO濃度＜0.5mg/L；BOD5/TN＞3～5。生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達70%～95%，二次污染小且比較經濟，因此在國內外運用最多。其缺點是佔地面積大，低溫時效率低。
常見的生物脫氮流程可以分為3類：
⑴多級污泥系統
多級污泥系統通常被稱為傳統的生物脫氮流程。此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點是流程長，構築物多，基建費用高，需要外加碳源，運行費用高，出水中殘留一定量甲醇；
⑵單級污泥系統
單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、後置反硝化系統及交替工作系統。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為A/O流程。與傳統的生物脫氮工藝流程相比，該工藝特點：流程簡單、構築物少，只有一個污泥迴流系統和混合液迴流系統，基建費用可大大節省；將脫氮池設置在去碳源，降低運行費用；好氧池在缺氧池後，可使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除，提高出水水質；缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其後好氧池的有機負荷。此外，後置式反硝化系統，因為混合液缺乏有機物，一般還需要人工投加碳源，但脫氮的效果高於前置式，理論上可接近100%的脫氮效果。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成，通過改換進水和出水的方向，兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。它本質上仍是A/O系統，但利用交替工作的方式，避免了混合液的迴流，其脫氮效果優於一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高，必須配置計算機控制自動操作系統；具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。
⑶生物膜系統
將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器，即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液迴流，但不需污泥迴流，在缺氧的好氧反應器中保存了適應於反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。
由於常規生物處理高濃度氨氮廢水還存在以下：
為了能使微生物正常生長，必須增加迴流比來稀釋原廢水；
硝化過程不僅需要大量氧氣，而且反硝化需要大量的碳源，一般認為COD/TKN至少為9。
5． 化學沉澱法去除氨氮
化學沉澱法是根據廢水中污染物的性質，必要時投加某種化工原料，在一定的工藝條件下（溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等）進行化學反應，使廢水中污染物生成溶解度很小的沉澱物或聚合物，或者生成不溶於水的氣體產物，從而使廢水凈化，或者達到一定的去除率。
化學沉澱法處理NH3-N是始於20世紀60年代，在90年代興起的一種新的處理方法，其主要原理就是NH4+、Mg2+、PO43-在鹼性水溶液中生成沉澱。
在氨氮廢水中投加化學沉澱劑Mg(OH)2、H3PO4與NH4+反應生成MgNH4PO4•6H2O（鳥糞石）沉澱，該沉澱物經造粒等過程後，可開發作為復合肥使用。整個反應的pH值的適宜范圍為9～11。pH值＜9時，溶液中PO43－濃度很低，不利於MgNH4PO4•6H2O沉澱生成，而主要生成Mg(H2PO4)2；如果pH值>11，此反應將在強鹼性溶液中生成比MgNH4PO4•6H2O更難溶於水的Mg3(PO4)2的沉澱。同時，溶液中的NH4+將揮發成游離氨，不利於廢水中氨氮的去除。利用化學沉澱法，可使廢水中氨氮作為肥料得以回收。
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③ 稀鹽酸5-6波美度，被陽離子交換樹脂去除一部分氫剩下的液體應該叫啥

陽離子交換樹脂去除一下那個液體應該叫什麼，現在有很多這種機器。

④ 求教大神,離子交換樹脂能保存多久啊,我最近整理的時候發現了一袋5年前的離子交換樹脂，請問還能用么

離子交換樹脂的包裝上一般都會有保質期的，一般能夠保存兩年左右，不過5年的應該是不能使用了。而且應該是沒有很好的保存，所以應該是不能使用的，可以選擇拿去檢測看看。

離子交換樹脂如何保存？

樹脂在未使用的情況下，可直接將原包裝放在適合的溫度下儲存，即使超過保存期限，一般也不會出現物理性能的下降，軟化樹脂和超純水樹脂儲存超過兩年，可能會出現一些微小的變化，建議檢測樹脂的標准特性。
儲存樹脂的最佳溫度在0攝氏度-30攝氏度之間，當儲存溫度超過30攝氏度之後，可能會造成陰樹脂的性能下降，陽樹脂的儲存溫度最高不能超過50攝氏度，防止出現性能下降的問題。

⑤ 生物分離工程可分為幾大部分，分別包括哪些單元操作

全書共十章，包括發酵液的預處理、細胞的分離、沉澱、萃取、膜技術、吸附與離子交換、色譜技術、離心、生物產品的濃縮結晶與乾燥等生物產品分離純化過程所涉及的全部技術內容。本書通俗易懂、深入淺出，可讀性較強。

本書可作為高等院校相關專業本科生的教材，也可供從事生物分離工程工作及研究的有關人員參考。

前言

第一章 緒論

第一節 生物分離工程的性質、內容與分類

一、生物分離工程的性質

二、生物分離工程的研究內容

三、生物分離過程的分類

第二節 生物分離工程的一般流程

一、發酵液的預處理

二、產物的提取

三、產物的精製

四、成品的加工處理

五、生物分離純化工藝過程的選擇依據

第三節 生物分離過程的特點

一、生物分離過程的體系特殊

二、生物分離過程的工藝流程特殊

三、生物分離過程的成本特殊

第四節 生物分離工程的發展趨勢

一、生物分離工程的發展趨勢

二、生物分離工程研究應注意的問題

思考題

第二章 發酵液的預處理

第一節 發酵液預處理的方法

一、發酵液的一般特徵

二、發酵液預處理的目的和要求

三、發酵液預處理的方法

第二節 發酵液的過濾，

一、發酵液過濾的目的

二、影響發酵液過濾的因素

三、發酵液過濾的方法

四、提高過濾性能的方法

五、過濾介質的選擇

六、過濾操作條件優化

七、過濾設備

思考題

第三章 細胞分離技術

第一節 細胞分離

一、過濾

二、離心沉降

第二節 細胞破碎

一、細胞壁的結構

二、細胞破碎動力學

三、細胞破碎的方法

第三節 胞內產物的溶解及復性

一、包含體及其形成

二、包含體的分離和溶解

三、蛋白質復性

思考題

第四章 沉澱技術

第一節 概述

第二節 蛋白質表面性質

一、蛋白質表面的親水性和疏水性

二、蛋白質表面的電荷

三、蛋白質膠體的穩定性

第三節 蛋白質沉澱方法

一、鹽析法

二、有機溶劑沉澱法

三、等電點沉澱法

四、非離子多聚物沉澱法

五、變性沉澱

六、生成鹽類復合物的沉澱

七、親和沉澱

八、SIS聚合物與親和沉澱

第四節 沉澱技術應用

一、蛋白質

二、多糖

三、茶皂甙純化工藝研究

四、杜仲水提液中氯原酸的提取

思考題

第五章 萃取技術

第一節 基本概念

一、萃取的概念、特點及分類

二、分配定律

三、分配系數、相比、分離系數

第二節 液液萃取的基本理論與過程

一、液液萃取的基本原理

二、液液萃取類型及工藝計算

第三節 有機溶劑萃取

一、有機溶劑萃取分配平衡

二、影響有機溶劑萃取的因素

三、有機溶劑萃取的設備及工藝過程

第四節 雙水相萃取

一、雙水相體系的形成

二、相圖

三、雙水相中的分配平衡

四、影響雙水相分配系數的主要因素

五、雙水相萃取的設備及工藝過程

第五節 液膜萃取

一、液膜及其分類

二、液膜萃取機理

三、液膜分離操作

四、乳化液膜分離技術的工藝流程

五、液膜分離過程潛在問題

六、液膜分離技術的應用

第六節 反膠團萃取

一、膠團與反膠團

二、反膠團萃取

三、反膠團制備

四、反膠團萃取的應用

第七節 液固萃取

一、液固萃取過程

二、液固萃取類型

三、浸取的影響因素

四、浸取的其他問題

五、浸取的工業應用

第八節 超臨界流體萃取

一、超臨界流體

二、超臨界流體萃取

三、超臨界萃取的實驗裝置與萃取方式

四、超臨界流體萃取條件的選擇

五、超臨界流體萃取的基本過程

六、超臨界流體萃取的應用實例

第九節 萃取技術應用及研究進展

一、雙水相萃取技術應用及研究進展

二、液膜萃取技術應用及研究進展

三、反膠團萃取技術應用及研究進展

四、超臨界流體萃取技術應用及研究進展

思考題

第六章 膜分離過程

第一節 概述

一、膜分離過程的概念和特徵

二、膜過程分類

三、分離膜

第二節 壓力驅動膜過程

一、反滲透和納濾

二、超濾和微濾

第三節 電推動膜過程——電滲析

一、電滲析的基本原理

二、電滲析傳遞過程及影響因素

三、電滲析膜

四、應用

第四節 膜接觸器——膜萃取

一、膜萃取的基本原理

二、膜萃取的傳質過程

三、膜萃取過程影響因素

四、應用

第五節 其他膜分離過程

一、濃差推動膜過程——滲透蒸發

二、溫差推動膜過程——膜蒸餾

第六節 膜分離過程裝置

一、濾筒式膜組件

二、板框式膜組件

三、螺旋卷式膜組件

四、管式膜組件

五、毛細管式膜組件

六、中空纖維式膜組件

思考題

第七章 吸附與離子交換

第一節 概述

一、吸附過程

二、吸附與離子交換的特點

第二節 吸附分離介質

一、吸附劑

二、離子交換劑

第三節 吸附與離子交換的基本理論

一、吸附平衡理論

二、影響吸附的主要因素

三、離子交換平衡理論

第四節 基本設備與操作

一、固定床吸附操作

二、移動床吸附器

三、膨脹床吸附操作

四、流化床吸附操作

五、吸附器凈化效率的計算與選擇

思考題

第八章 色譜分離技術

第一節 色譜分離技術概述

一、色譜技術的基本概念

二、色譜法的分類

三、色譜系統的操作方法

第二節 吸附色譜法

一、吸附色譜基本原理

二、吸附薄層色譜法

三、吸附柱色譜法

第三節 分配色譜法

一、基本原理

二、分配色譜條件

三、分配色譜基本操作

四、分配色譜法的應用

第四節 離子交換色譜法

一、離子交換色譜技術的基本原理

二、離子交換劑的類型與結構

三、離子交換劑的理化性能

四、離子交換色譜基本操作

五、離子交換色譜的應用

第五節 親和色譜

一、親和色譜概述

二、親和色譜原理

三、親和色譜介質

四、親和色譜介質的制備

五、親和色譜的操作過程

六、影響親和色譜的因素

第六節 色譜分離技術的應用

一、親和色譜的應用

二、離子交換色譜的應用

三、吸附色譜的應用

四、分配色譜的應用

五、多種色譜技術的組合應用

思考題

第九章 離心技術

第一節 離心分離原理

一、離心沉降原理

二、離心過濾原理

第二節 離心分離設備

一、離心分離設備概述

二、離心沉降設備

三、離心過濾設備

四、離心分離設備的放大

第三節 超離心技術

一、超速離心技術原理

二、超速離心技術分類

三、超速離心設備

第四節 離心技術在生物分離中的應用

一、離心技術在生物分離應用中的注意事項

二、離心分離的優缺點

三、離心機的選擇

四、離心在生物分離中的應用

思考題

第十章 濃縮、結晶與乾燥

第一節 蒸發濃縮工藝原理與設備

一、蒸發濃縮工藝

二、蒸發濃縮設備

第二節 結晶工藝原理和設備

一、結晶操作工藝原理

二、結晶設備

第三節 乾燥工藝原理與設備

一、乾燥工藝原理

二、乾燥設備

思考題

⑥ 污泥處理污水中如何去除氨氮

根據廢水中氨氮濃度的不同，可將廢水分為3類：

高濃度氨氮廢水（NH3-N>500mg/l）；

中等濃度氨氮廢水（NH3-N：50-500mg/l）；

低濃度氨氮廢水（NH3-N<50mg/l）。

然而高濃度的氨氮廢水對微生物的活性有抑製作用，制約了生化法對其的處理應用和效果，同時會降低生化系統對有機污染物的降解效率，從而導致處理出水難以達到要求。

去除氨氮的主要方法有：物理法、化學法、生物法。物理法有反滲透、蒸餾、土壤灌溉等處理技術；化學法有離子交換、氨吹脫、折點加氯、焚燒、化學沉澱、催化裂解、電滲析、電化學等處理技術；生物法有藻類養殖、生物硝化、固定化生物技術等處理技術。

目前比較實用的方法有：折點加氯法、選擇性離子交換法、氨吹脫法、生物法以及化學沉澱法。

1．折點氯化法除氨氮

折點氯化法是將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中將廢水中的NH3-N氧化成N2的化學脫氮工藝。當氯氣通入廢水中達到某一點時水中游離氯含量最低，氨的濃度降為零。當氯氣通入量超過該點時，水中的游離氯就會增多。因此該點稱為折點，該狀態下的氯化稱為折點氯化。處理氨氮廢水所需的實際氯氣量取決於溫度、pH值及氨氮濃度。氧化每克氨氮需要9～10mg氯氣。pH值在6～7時為最佳反應區間，接觸時間為0.5～2小時。

折點加氯法處理後的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫進行反氯化，以去除水中殘留的氯。1mg殘留氯大約需要0.9～1.0mg的二氧化硫。在反氯化時會產生氫離子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg殘留氯只消耗2mg左右（以CaCO3計）。折點氯化法除氨機理如下：

Cl2+H2O→HOCl+H++Cl-

NH4++HOCl→NH2Cl+H++H2O

NHCl2+H2O→NOH+2H++2Cl-

NHCl2+NaOH→N2+HOCl+H++Cl-

折點氯化法最突出的優點是可通過正確控制加氯量和對流量進行均化，使廢水中全部氨氮降為零，同時使廢水達到消毒的目的。對於氨氮濃度低（小於50mg/L）的廢水來說，用這種方法較為經濟。為了克服單獨採用折點加氯法處理氨氮廢水需要大量加氯的缺點，常將此法與生物硝化連用，先硝化再除微量殘留氨氮。氯化法的處理率達90%～100%，處理效果穩定，不受水溫影響，在寒冷地區此法特別有吸引力。投資較少，但運行費用高，副產物氯胺和氯化有機物會造成二次污染，氯化法只適用於處理低濃度氨氮廢水。

2．選擇性離子交換化除氨氮

離子交換是指在固體顆粒和液體的界面上發生的離子交換過程。離子交換法選用對NH4+離子有很強選擇性的沸石作為交換樹脂，從而達到去除氨氮的目的。沸石具有對非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，它是一類硅質的陽離子交換劑，成本低，對NH4+有很強的選擇性,能成功地去除原水和二級出水中的氨氮。

沸石離子交換與pH的選擇有很大關系，pH在4～8的范圍是沸石離子交換的最佳區域。當pH＜4時，H+與NH4+發生競爭；當pH＞8時，NH4+變為NH3而失去離子交換性能。用離子交換法處理含氨氮10～20mg/L的城市污水，出水濃度可達1mg/L以下。離子交換法具有工藝簡單、投資省去除率高的特點，適用於中低濃度的氨氮廢水（＜500mg/L），對於高濃度的氨氮廢水會因樹脂再生頻繁而造成操作困難。但再生液為高濃度氨氮廢水，仍需進一步處理。

3．空氣吹脫法與汽提法除氨氮

空氣吹脫法是將廢水與氣體接觸，將氨氮從液相轉移到氣的方法。該方法適宜用於高濃度氨氮廢水的處理。吹脫是使水作為不連續相與空氣接觸，利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮轉移至氣相而去除廢水中的氨氮通常以銨離子（NH4+）和游離氨（NH3）的狀態保持平衡而存在。將廢水pH值調節至鹼性時，離子態銨轉化為分子態氨，然後通入空氣將氨吹脫出。吹脫法除氨氮，去除率可達60%～95%，工藝流程簡單，處理效果穩定，吹脫出的氨氣用鹽酸吸收生成氯化銨可回用於純鹼生產作母液，也可根據市場需求，用水吸收生產氨水或用硫酸吸收生產硫酸銨副產品，未收尾氣返回吹脫塔中。但水溫低時吹脫效率低，不適合在寒冷的冬季使用。用該法處理氨氮時，需考慮排放的游離氨總量應符合氨的大氣排放標准，以免造成二次污染。低濃度廢水通常在常溫下用空氣吹脫，而煉鋼、石油化工、化肥、有機化工、有色金屬冶煉等行業的高濃度廢水則常用蒸汽進行吹脫。該方法比較適合處理高濃度氨氮廢水，但吹脫效率影響因子多，不容易控制，特別是溫度影響比較大，在北方寒冷季節效率會大大降低，現在許多吹脫裝置考慮到經濟性，沒有回收氨，直接排放到大氣中，造成大氣污染。

汽提法是用蒸汽將廢水中的游離氨轉變為氨氣逸出，處理機理與吹脫法一樣是一個傳質過程，即在高pH值時，使廢水與氣體密切接觸，從而降低廢水中氨濃度的過程。傳質過程的推動力是氣體中氨的分壓與廢水中氨的濃度相當的平衡分壓之間的差。延長氣水間的接觸時間及接觸緊密程度可提高氨氮的處理效率，用填料塔可以滿足此要求。塔的填料或充填物可以通過增加浸潤表面積和在整個塔內形成小水滴或生成薄膜來增加氣水間的接觸時間汽提法適用於處理連續排放的高濃度氨氮廢水，操作條件與吹脫法類似，對氨氮的去除率可達97%以上。但汽提塔內容易生成水垢，使操作無法正常進行。

吹脫和汽提法處理廢水後所逸出的氨氣可進行回收：用硫酸吸收作為肥料使用；冷凝為1%的氨溶液。

4．生物法除氨氮

生物法去除氨氮是指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下，通過硝化和反硝化等一系列反應，最終形成氮氣，從而達到去除氨氮的目的。生物法脫氮的工藝有很多種，但是機理基本相同。都需要經過硝化和反硝化兩個階段。

硝化反應是在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽，包括兩個基本反應步驟：由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應。由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。亞硝酸菌和硝酸菌都是自養菌，它們利用廢水中的碳源，通過與NH3-N的氧化還原反應獲得能量。反應方程式如下：

亞硝化：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+

硝化：2NO2-+O2→2NO3-

硝化菌的適宜pH值為8.0～8.4，最佳溫度為35℃，溫度對硝化菌的影響很大，溫度下降10℃，硝化速度下降一半；DO濃度：2～3mg/L；BOD5負荷：0.06-0.1kgBOD5/(kgMLS•d)；泥齡在3～5天以上。

在缺氧條件下，利用反硝化菌（脫氮菌）將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從廢水中逸出由於兼性脫氮菌（反硝化菌）的作用，將硝化過程中產生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程，稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機底物（碳源）。以甲醇為碳源為例，其反應式為：

6NO3-+2CH3OH→6NO2-+2CO2+4H2O

6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH-

反硝化菌的適宜pH值為6.5～8.0；最佳溫度為30℃，當溫度低於10℃時，反硝化速度明顯下降，而當溫度低至3℃時，反硝化作用將停止；DO濃度＜0.5mg/L；BOD5/TN＞3～5。生物脫氮法可去除多種含氮化合物，總氮去除率可達70%～95%，二次污染小且比較經濟，因此在國內外運用最多。其缺點是佔地面積大，低溫時效率低。

常見的生物脫氮流程可以分為3類：

⑴多級污泥系統

多級污泥系統通常被稱為傳統的生物脫氮流程。此流程可以得到相當好的BOD5去除效果和脫氮效果，其缺點是流程長，構築物多，基建費用高，需要外加碳源，運行費用高，出水中殘留一定量甲醇；

⑵單級污泥系統

單級污泥系統的形式包括前置反硝化系統、後置反硝化系統及交替工作系統。前置反硝化的生物脫氮流程，通常稱為A/O流程。與傳統的生物脫氮工藝流程相比，該工藝特點：流程簡單、構築物少，只有一個污泥迴流系統和混合液迴流系統，基建費用可大大節省；將脫氮池設置在缺氧池，降低運行費用；好氧池在缺氧池後，可使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除，提高出水水質；缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其後好氧池的有機負荷。此外，後置式反硝化系統，因為混合液缺乏有機物，一般還需要人工投加碳源，但脫氮的效果高於前置式，理論上可接近100%的脫氮效果。交替工作的生物脫氮流程主要由兩個串聯池子組成，通過改換進水和出水的方向，兩個池子交替在缺氧和好氧的條件下運行。它本質上仍是A/O系統，但利用交替工作的方式，避免了混合液的迴流，其脫氮效果優於一般A/O流程。其缺點是運行管理費用較高，必須配置計算機控制自動操作系統；

⑶生物膜系統

將上述A/O系統中的缺氧池和好氧池改為固定生物膜反應器，即形成生物膜脫氮系統。此系統中應有混合液迴流，但不需污泥迴流，在缺氧的好氧反應器中保存了適應於反硝化和好氧氧化及硝化反應的兩個污泥系統。

常規生物處理高濃度氨氮廢水是要存在以下條件：

為了能使微生物正常生長，必須增加迴流比來稀釋原廢水；

硝化過程不僅需要大量氧氣，而且反硝化需要大量的碳源，一般認為COD/TKN至少為9。

5．化學沉澱法除氨氮

化學沉澱法是根據廢水中污染物的性質，必要時投加某種化工原料，在一定的工藝條件下（溫度、催化劑、pH值、壓力、攪拌條件、反應時間、配料比例等等）進行化學反應，使廢水中污染物生成溶解度很小的沉澱物或聚合物，或者生成不溶於水的氣體產物，從而使廢水凈化，或者達到一定的去除率。

化學沉澱法處理NH3-N主要原理是NH4+、Mg2+、PO43-在鹼性水溶液中生成沉澱。在氨氮廢水中投加化學沉澱劑Mg(OH)2、H3PO4與NH4+反應生成MgNH4PO4•6H2O（鳥糞石）沉澱，該沉澱物經造粒等過程後，可開發作為復合肥使用。整個反應的pH值的適宜范圍為9～11。pH值＜9時，溶液中PO43－濃度很低，不利於MgNH4PO4•6H2O沉澱生成，而主要生成Mg(H2PO4)2；如果pH值>11，此反應將在強鹼性溶液中生成比MgNH4PO4•6H2O更難溶於水的Mg3(PO4)2的沉澱。同時，溶液中的NH4+將揮發成游離氨，不利於廢水中氨氮的去除。利用化學沉澱法，可使廢水中氨氮作為肥料得以回收。

⑦ 軟化水設備加鹽製作方法都有哪些

軟化水設備加鹽製作方法都有哪些呢？要想知道軟化水設備加鹽製作方法都有哪些必須得了解軟化水設備的工作機制，那麼軟化水設備工作機制是什麼樣的呢？軟化水設備是怎麼運行的呢？
軟化水設備通常工作過程主要包括反洗、吸鹽、慢洗、置換、快沖洗五個步驟進行，並且這五個步驟循環組成，一直不斷的循環重復。用途不同的軟化水設備其實工序是非常接近的，這就需視情況而定了，根據需求不同，實際工藝的不同以及其需要達到的控制效果的不同，軟化水設備可能會在程序上有所變動。其中唯一不變的是：只要以鈉離子陽離子為基礎和水中的鈣鎂離子進行交換的軟化水設備，基本上就是上述的5個步驟。

1、運行：在原水在壓力為（(0.2-0.6Mpa)）范圍內、和一定的流量情況下，通過軟化水樹脂罐頂端的那個閥頭進行控制，擋水進入到裝有進行離子交換的樹脂罐裡面之後，此時樹脂罐中的陽離子（鈉離子）便於水中的鈣鎂離子進行置換反應，從而使原水在的鈣鎂離子含量降低，一定程度上避免了水垢的產生。最終降低了原水的硬度。

其次

2、反洗：設備運行後，當樹脂失效後，設備會進行再生功能，再生之前，原水進來樹脂罐之後，睡從下到上進行反洗。通過反洗是運行過得樹脂松動，從而增加樹脂與再生液的接觸完成再生；同時還可以將懸浮物和碎屑排除去。

3、吸鹽：吸鹽是為了再生功能的實現，當在一定濃度的鹽液下下和流量下，再生用鹽液與是小的樹脂接觸之後是樹脂重新獲得再生的能力。

4、慢洗：慢洗主要是完成置換，這一步還可以說是置換。當再生液用完之後，交換器內尚有殘余的再生液，此時水流速度一定小於或者是等於再生液的流速，這樣就可以使水與再生液接觸，為後續正洗的工作做好了完美鋪墊。

5、快沖：快沖主要目的是為了將樹脂罐中殘留的再生廢液排出去，一般採用正常留宿即可，直至出水合格為止。

上述5個步驟完成之後，此時便可以往再生劑箱裡面注入所需的鹽水量。軟化水設備工作流程完美走了一遍。要知道軟化水設備是不斷重復上述步驟一直工作循環不斷。

軟化水設備是怎麼工作運行的呢？通過上述內容的閱讀相信大傢伙也都了解了。在這里，河北禹興環保客服小編薇薇感謝大家耐心聽介紹講解，希望可以幫助到大傢伙。中心的祝願大家生活愉快，工作順心。

⑧ .土壤的吸附性能集中表現在哪五個方面

土壤吸收性能類型
（1）機械吸收性：是指土壤對固體物體的機械阻留，如施用有機肥時，其中大小不等的顆粒，均可被保留在土壤中。
這種吸收作用取決於土壤的孔隙狀況。
（2）物理吸收性：這種吸收性能是指土壤對分子態物質的保持能力，它表現在某些養分聚集在膠體表面，其濃度比在溶液中為大，另一些物質則膠體表面吸附較少而溶液中濃度較大，前者稱為正吸附，後者稱為負吸附。
產生這種作用的原因是由於固體顆粒界面上的表面自由能的作用。
氣態物質（水氣、CO2、NH3等）和細菌的吸附也是物理吸附。
（3）化學吸附性：是指易溶性鹽在土壤中轉變為難溶性鹽而沉澱保存在土壤中的過程。
這種吸收是純化學作用過程。
（4）物理化學吸收性：是指土壤對可溶性物質中離子態養分的保持能力。
這種吸收是以物理吸收為基礎，又呈現出化學反應相似的特性。
（5）生物吸收性：是指土壤中植物根系和微生物對營養物質的吸收，這種吸收作用的特點是選擇性，並且具有累積和集中養分的作用。
上述五種吸收性不是孤立的，而是相互聯系、相互影響的，都具有重要的意義。
2. 土壤物理化學吸收性能
土壤物理化學吸收性能即是土壤離子交換作用。分為土壤陽離子交換作用和陰離子交換作用
（1）土壤陽離子交換作用

離子從溶液中轉移到膠體上的過程，稱為離子的吸附過程；原來吸附在膠體上的離子轉移到溶液中的過程，稱為離子的解吸過程。
① 陽離子交換作用特點：
a. 可逆反應
b. 反應迅速
c. 等量交換 它是等量電荷對等量電荷的反應。
② 陽離子交換能力
陽離子交換能力是指一種陽離子將膠體上另一種陽離子交換出來有能力。 各種陽離子交換能力大小的順序為：
Fe3+ > Al3+ > H+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ > K+ > Na+
影響陽離子交換能力的因素有：
a. 電荷的數量
b. 離子半徑和離子水化半徑
同價離子的半徑增大，則單位表面積的電荷量（電荷密度）減少，電場強度減弱，故對極性水分子的吸引力小，離子外圍的水膜薄，水化半徑減少，因而離負電膠體的距離較近，相互吸引力較大，具有較強的交換能力。
離子半徑、水化半徑與交換能力的關系（表3-5）

⑨ EDI純水到底是什麼東西啊

EDI純水應該是使用EDI模塊製成的純水。

EDI制備純水的原理：

EDI連續電除鹽水內處理設備（電解式連續去容離子）為模塊式設備，可根據需要任意組合，該系統不需要停機再生，無需酸鹼，因此廢水排放問題也得到解決，更符合環保要求。可將水的電阻值由0.05-

0.1MQ/cM提升至15-18MQ/cM。EDI裝置現已應用在半導體、電廠、電子、制葯、實驗室等領域制備高純水；陰陽離子及混床離子交換水處理設備是利用陰陽離子樹脂與水中溶解性鹽類離子進行離子交換的水處理技術；

根據最終去除水中陰陽離子及混床離子交換除鹽水系統的交換特性，可將系統分為：單床式離子交換除鹽系統、雙床式離子交換除鹽系統和混床式離子交換除鹽系統。

⑩ 離子交替吸附作用

離子交替吸附作用主要發生在具有固定電荷的固體礦物表面，無論是陽離子還是陰離子，均可發生交替吸附作用，但目前研究得較多的是陽離子交替吸附作用。離子交替吸附作用的一個重要特點就是，伴隨著一定量的一種離子的吸附，必然有等當量的另一種同號離子的解吸（圖2-5-4）。離子交替吸附作用之所以具有這樣的特點，主要是由於吸附劑通常都具有一定的離子交換容量，因此這里首先對離子交換容量予以討論。

圖2-5-3 有機質表面的負電荷

圖2-5-4 陽離子交替吸附作用圖解

2.5.2.1 離子交換容量

離子交換容量包括陽離子交換容量（CEC—Cation Exchange Capacity）和陰離子交換容量（AEC—Anion Exchange Capacity），我們主要討論陽離子交換容量，它被定義為每100 g干吸附劑可吸附陽離子的毫克當量數。例如，在蒙脫石的結晶格架中，鋁八面體中的三價鋁可被二價鎂所置換，根據測定，每摩爾蒙脫石中鎂的含量為0.67 mol，即蒙脫石的分子式為：Si₈Al_3.33Mg_0.67O₂₀（OH）₄。已知蒙脫石的分子量是734 g，因此這種蒙脫石的陽離子交換容量為：

水文地球化學

在實際中，通常都是通過實驗來測定吸附劑的陽離子交換容量。尤其是對於野外所採取的土樣或岩樣，由於其中含有多種吸附劑，實驗測定往往是唯一可行的方法。陽離子交換容量的實驗測定在多數情況下都是用pH為7的醋酸銨溶液與一定量固體樣品混合，使其全部吸附格位被所飽和，然後用其他溶液（例如NaCl溶液）把被吸附的全部交換出來，達到交換平衡後，測定溶液中Na⁺的減少量，據此便可計算樣品的陽離子交換容量。表252列出了一些粘土礦物及土壤的陽離子交換容量，由表可見，與土壤相比，礦物的陽離子交換容量有更大的變化范圍。

鬆散沉積物的陽離子交換容量受到了多種因素的影響，主要有：

（1）沉積物中吸附劑的種類與數量。例如，我國北方土壤中的粘土礦物以蒙脫石和伊利石為主，因此其CEC值較大，一般在20 meq/100 g以上，高者達50 meq/100 g以上；而南方的紅壤，由於其有機膠體含量少，同時所含的粘土礦物多為高嶺石及鐵、鋁的氫氧化物，故CEC較小，一般小於20 meq/100 g。

表2-5-2 一些粘土礦物及土壤的陽離子交換容量

（2）沉積物顆粒的大小。一般來說，沉積物的顆粒越小，其比表面積越大，CEC值越高。例如，根據一河流沉積物的粒徑及其CEC的實測結果，隨著沉積物的粒徑為從4.4μm增至1000μm，其CEC從14～65 meq/100 g變到4～20 meq/100 g，最終減小到0.3～13 meq/100 g。

（3）水溶液的pH值。一般來說，隨著水溶液pH值的增加，土壤表面的可變負電荷量增多，其CEC相應增加；相反，隨著水溶液pH值的減小，土壤表面的可變負電荷量不斷減少，其CEC也隨之減小。

2.5.2.2 陽離子交換反應及平衡

陽離子交換反應的一般形式可寫為：

水文地球化學

式中：A^m+、Bⁿ⁺表示水溶液中的A、B離子；AX、BX表示吸附在固體表面的A、B離子。上述反應的平衡常數可寫為：

水文地球化學

式中：a標記溶液中組分的活度；{}表示表示吸附在固體表面上的離子的活度。對於水溶液中的離子，其活度可使用表2-1-1中的公式進行計算；但對於吸附在固體表面上的離子，其活度的計算至今還沒有滿意的方法。目前主要採用兩種替代的方法來處理這一問題，一種是Vanselow慣例，另一種是Gaines-Thomas慣例。Vanselow慣例是由Vanselow於1932年提出的，他建議使用摩爾分數來代替式（2-5-7）中的{AX}和{BX}。若固體表面僅吸附了A離子和B離子，在一定重量（100 g）的吸附劑表面A、B的含量（mmol）依次為q_A和q_B，則吸附劑表面A、B的摩爾分數分別為：

水文地球化學

顯然，x_A+x_B=1。這樣式（2-5-7）可改寫為：

水文地球化學

Gaines-Thomas慣例是由Gaines和Thomas於1953年提出的，他們建議採用當量百分數來代替式（2-5-7）中的{AX}和{BX}。若用y_A和y_B分別表示吸附劑表面A、B的當量百分數，則有：

水文地球化學

同樣，y_A+y_B=1，這樣式（2-5-7）變為：

水文地球化學

目前，這兩種慣例都還在被有關的研究者所使用，各有優點，互為補充。事實上，離子交換反應的平衡常數並不是一個常數，它往往隨著水溶液的成分、pH值及固體表面成分的變化而變化，因此許多研究者認為將其稱為交換系數（Exchange Coefficient）或選擇系數（Selectivity Coefficient）更合適一些（Appelo，1994；Deutsch，1997；Benefield，1982；Kehew，2001）。

若已知兩種不同離子與同一種離子在某種吸附劑中發生交換反應的交換系數，則可計算出這兩種離子發生交換反應的交換系數。例如，若在某種吸附劑中下述反應：

水文地球化學

交換系數分別為K_Ca-Na和K_K-Na，則在該吸附劑中反應：

水文地球化學

的交換系數為：

水文地球化學

這是因為（以Vanselow慣例為例）：

水文地球化學

故有：

水文地球化學

表2-5-3列出了不同離子與Na⁺發生交換反應的交換系數（Vanselow慣例），據此便可按照上述的方法求得這些離子之間發生交換反應時的交換系數。

需要說明的是，在表2-5-3中，I離子與Na⁺之間交換反應的反應式為：

水文地球化學

表2-5-3 不同離子與Na⁺發生交換反應時的交換系數

其交換系數的定義式如下：

水文地球化學

【例】在某地下水系統中，有一段含有大量粘土礦物、因此具有明顯陽離子交換能力的地段，假定：

（1）該地段含水層的陽離子交換容量為100 meq/100 g，含水層中的交換性陽離子只有Ca²⁺和Mg²⁺，初始狀態下含水層顆粒中Ca²⁺、Mg²⁺的含量相等；

（2）在進入該地段之前，地下水中的Ca²⁺、Mg²⁺濃度相等，均為10^-3 mol/L；

（3）含水層的孔隙度為n=0.33，固體顆粒的密度為ρ=2.65 g/cm³；

（4）含水層中發生的陽離子交換反應為：

水文地球化學

不考慮活度系數的影響，其平衡常數（Vanselow慣例）為：

水文地球化學

試使用陽離子交換平衡關系計算，當地下水通過該地段並達到新的交換平衡後，水溶液中及含水層顆粒表面Ca²⁺、Mg²⁺濃度的變化。

【解】：設達到新的交換平衡後，含水層顆粒中Ca²⁺的摩爾分數為y、水溶液中Ca²⁺的濃度為x（mmol/L），則這時含水層顆粒中Mg²⁺的摩爾分數為1-y、水溶液中Mg²⁺的濃度為2-x（mmol/L），故有：

水文地球化學

整理得：

水文地球化學

已知含水層的CEC=100 meq/100g，因此對於二價陽離子來說，含水層顆粒可吸附的陽離子總量為50 mmol/100 g=0.5 mmol/g。若用z表示達到交換平衡後1 g含水層顆粒中Ca²⁺的含量，則有：

水文地球化學

以式（2-5-25）帶入式（2-5-24）得：

水文地球化學

為了計算上述變化，需要對1 L水所對應的含水層中Ca²⁺的質量守恆關系進行研究。已知含水層的孔隙度為0.33，顯然在這樣的含水層中，1 L水所對應的含水層顆粒的體積為0.67/0.33（L），相應的含水層顆粒的質量為：

水文地球化學

故吸附作用前後1 L水所對應的含水層中Ca²⁺的質量守恆關系為：

水文地球化學

式中的0.25為吸附作用前1 g含水層顆粒中Ca²⁺的含量（mmol），由式（2-5-27）可得：

水文地球化學

以式（2-5-26）帶入式（2-5-28）並整理得：

水文地球化學

這是一個關於z的一元二次方程，求解該方程可得：z=0.2500627 mmol/g。代z入式（2-5-25）和式（2-5-26）可得達到新的交換平衡後含水層顆粒中Ca²⁺的摩爾分數為0.5001254，水溶液中Ca²⁺的濃度為0.75 mmol/L，故這時含水層顆粒中Mg²⁺的摩爾分數為0.4998746、水溶液中Mg²⁺的濃度為1.25 mmol/L。由此可見，地下水通過該粘性土地段後，盡管Ca²⁺、Mg²⁺在含水層顆粒中的含量變化很小，但它們在地下水中的含量變化卻較大，Mg²⁺從原來的1 mmol/L增加到了1.25 mmol/L，Ca²⁺則從原來的1 mmol/L減少到了0.75 mmol/L。

2.5.2.3 分配系數及離子的吸附親和力

除了交換系數，還有一個重要的參數需要介紹，這就是分配系數（Separation Factor）（Benefield，1982）。對於反應（2-5-6），它被定義為：

水文地球化學

式中c_A和c_B分別為水溶液中A、B離子的摩爾濃度。顯然，若不考慮活度系數的影響，對於同價離子間的交換反應，Q_A-B=K_A-B。式（2-5-29）可改寫為：

水文地球化學

由式（2-5-30）可見，Q_A-B反映了溶液中B與A的含量之比與吸附劑表面B與A的含量之比之間的相對關系。當Q_A-B=1時，說明達到交換平衡時B與A在水溶液中的比例等於其在吸附劑表面的比例，因此對於該吸附劑，A和B具有相同的吸附親和力；當Q_A-B＞1時，說明達到交換平衡時B與A在水溶液中的比例大於其在吸附劑表面的比例，因此A與B相比具有更大的吸附親和力；當Q_A-B＜1時，說明達到交換平衡時B與A在水溶液中的比例小於其在吸附劑表面的比例，因此B與A相比具有更大的吸附親和力。

事實上，即使對於同一陽離子交換反應，其分配系數也會隨著水溶液性質的變化而變化（Stumm and Morgan，1996）。圖2-5-5給出了Na—Ca交換反應的分配系數隨Na⁺濃度的變化。沿著圖中的虛線，Q_Na-Ca=1，這時Na⁺和Ca²⁺具有相同的吸附親和力。但在稀溶液中，例如［Na⁺］=10^-3 mol/L和10^-2 mol/L，Ca²⁺在吸附劑中的比例要遠大於其在水溶液中的比例，因此在這種情況下Ca²⁺具有更強的吸附親和力。隨著Na⁺濃度的增大，Ca²⁺的吸附親和力逐漸減弱，Na⁺的吸附親和力則逐漸增強，當［Na⁺］=2 mol/L時，Na⁺已經變得比Ca²⁺具有更強的吸附親和力。Na—Ca交換反應分配系數的這種變化對於解釋一些實際現象具有重要的意義，根據這種變化，我們可以推斷淡水含水層中通常含有大量的可交換的Ca²⁺，而海水含水層中通常含有大量的可交換的Na⁺。這種變化關系也解釋了為什麼硬水軟化劑能夠選擇性地去除Ca²⁺，同時通過使用高Na⁺濃度的鹵水溶液進行沖刷而再生。

圖2-5-5 溶液中Ca²⁺的含量對吸附作用的影響

根據離子交換反應的分配系數，可以定量地評價離子的吸附親和力。一般來說，離子在土壤中的吸附親和力具有下述的規律：

（1）高價離子比低價離子具有更高的吸附親和力。例如，Al³⁺＞Mg²⁺＞Na⁺；＞。這是因為離子交換反應從本質上說是一個靜電吸引過程，離子價越高，所受到的靜電吸引力就越大，它就越容易被吸附劑所吸附。

（2）同價離子的吸附親和力隨著離子水化半徑的減小而增大。例如，Ca²⁺＞Mg²⁺＞Be²⁺；＞K⁺＞Na⁺＞Li⁺。這是因為離子的水化半徑越小，它越容易接近固體表面，從而也就越易於被固體所吸附。

Deutsch（1997）根據Appelo和Postma（1994）的資料，對二價陽離子的吸附親和力進行了研究，他所得到了吸附親和力順序如下：

水文地球化學

在常見的天然地下水系統中，Ca²⁺和Mg²⁺通常為地下水中的主要陽離子，它們在水溶液中相對較高的含量將使其成為含水層顆粒表面的主要吸附離子，盡管一些微量元素可能更緊密地被吸附在含水層顆粒表面上。但在污染地下水系統中，若吸附親和力更強的Pb²⁺和Ba²⁺的含量與Ca²⁺、Mg²⁺的含量在同一水平上，則含水層顆粒表面的主要吸附離子將變為Pb²⁺和Ba²⁺，這將大大地影響Pb²⁺和Ba²⁺在地下水中的遷移能力。

綜合來講，陽離子和陰離子的吸附親和力順序分別為（何燧源等，2000）：

水文地球化學

可見，陽離子中Li⁺和Na⁺最不易被吸附，陰離子中Cl^-和最不易被吸附。

離子交換對地下水質產生重要影響的一種常見情況就是海水入侵到淡水含水層中。當在沿海地帶大量抽取含水層中的淡水時，海水將對含水層進行補給。初始狀態下含水層顆粒表面吸附的主要是Ca²⁺和Mg²⁺，海水中的主要陽離子為Na⁺，陰離子為Cl^-。這樣入侵的海水將導致含水層中發生下述的陽離子交換反應：

水文地球化學

由於Cl^-通常不易被吸附，也不參與其他的水岩作用過程。所以相對於Cl^-來說，該過程將使得Na⁺的遷移能力降低。

地下水系統中另一種常見的情況與上述過程相反，這就是Ca²⁺置換被吸附的Na⁺，反應式如下：

水文地球化學

人們在大西洋沿岸的砂岩含水層（Zack and Roberts，1988；Knobel and Phillips，1988）以及北美西部的沉積盆地中（Thorstenson等，1979；Henderson，1985）均發現了這種天然的軟化過程。該反應發生的前提條件是：含水層中含有碳酸鹽礦物，CO₂的分壓較高，含水層顆粒中含有大量的可交換的Na⁺。