Green Regeneration Technology for Ion Exchange Resin
WANG Fang
(Department of Thermal Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084,China)

Abstract: Under the action of DC electric field, by using the water, instead of acid and alkali for regenerant, the exhausted ion exchange resin is regenerated. The electro-regeneration technology for ion exchange resin in outer body has made the ion exchange watertreatment into a green environmental protection technology. In respect of regenerating resins in mixed bed and in combined bed, the principle and the seven terms of experimental results of the electro-regeneration technology for ion exchange resin are briefly introduced respectively in this paper. Furthermore, in respect of resourceful resume, environmental effect, economical benefit and management operation, the method of the electro-regeneration is compared with the method of the chemical regeneration The green regeneration technology for ion exchange resin well becomes to a new creative field in the green chemistry and Engineering.

Key words: green chemistry and Engineering ion exchange resin electro-regeneration EDI membrane technology

离子交换水处理技术经历了百余年的发展历程，至今已成为软化和脱盐处理中占主导地位的水处理方式。离子交换树脂工作失效后能用酸碱盐化学药剂再生后反复使用，这是这种水处理方式的优点，但树脂再生所带来的环境污染又迫切需要解决。

作者在研究电去离子（EDI）工作过程时发现，在EDI净水设备中，在直流电场作用下，水被电离为H^＋ 和OH^－离子，并被利用来再生填充在其底层的树脂，因此，这部分树脂是不断得到电再生的新鲜树脂，从而，保证出水水质很好。由此联想到，利用EDI净水设备中这一电再生过程来再生混床中的混合离子交换树脂，结果发明了离子交换树脂电再生方法及装置，开创性地找到了对环境无污染的离子交换树脂绿色再生工艺^[1] 。

1 混床树脂电再生

为了将EDI净水设备中树脂可自再生的现象利用来再生普通混床树脂，作者设计了一个结构类似于EDI净水设备的树脂体外电再生器，只要源源不断将普通混床中的失效树脂，从原混床中抽出，再从体外电再生器进口送入，在直流电场的作用下，就有再生好的树脂从其出口连续流出。在体外再生器内，进行着树脂的电再生过程。

原有混床树脂的化学酸碱再生工艺非常复杂，常有分离、再生、混合、清洗等再生步骤。然而，在混床采用电再生时操作就很简单，不必将阴、阳树脂分离，用水力输送法直接将原混床中失效树脂送入体外电再生器，一边将失效树脂送入进行体外电再生，一边又将再生好的树脂送回原混床或其他储器，实现了体外电再生器中树脂的流态化电再生^[2]。

清华大学、天津大学、武汉大学和华北电力大学等高等院校与企业合作，组成五个研究团队，验证了树脂电再生的可行性。试验证明，失效树脂经电再生后的再生度可达到与化学法再生相媲美的程度^[2]。

2 复床树脂电再生

复床是指阳树脂和阴树脂分置于两个设备中，一为阳床，另一为阴床，以区别于这两种树脂混合同置于一个设备中的混床。复床树脂与混床树脂相比，其体外电再生装置的区别在于：复床树脂电再生装置膜对构成中增添了双极膜，这相当于在混床树脂电再生室中间插了双极膜，将其一分为二，一变为复床中阳床树脂电再生室，另一变为复床中阴床树脂电再生室。这时，在直流电场作用下，水电离所产生的H^＋ 和OH^－离子，分别进入各自的阳、阴离子再生室，与相应的失效树脂发生交换反应，使失效树脂相应转化为H型和OH型，实现电再生。同时，又避免发生对树脂电再生过程有危害的副反应，因为复床位于脱盐系统的前端，失效阳床树脂除了吸着了水中所含的大部分Na⁺ 离子外，还吸着了水中所含的全部Ca²⁺ 和Mg²⁺ 离子，如果将这种树脂送入原来的混床电再生室中，那么电再生时水电离所生成的H＋离子，可与树脂上所含Ca²⁺ 、Mg²⁺ 和Na⁺ 离子交换，交换下来的Ca²⁺ 和Mg²⁺ 离子就可能与水电离所生成的OH^-离子发生反应，生成Ca(OH)_²或Mg(OH)_²沉淀，覆盖在树脂或膜的表面，堵塞孔道，影响后续的离子迁移、扩散和交换过程，最终使树脂电再生难以持续下去。

所谓双极膜是由阴离子交换树脂层、阳离子交换树脂层和中间界面亲水层所组成，在直流电场的作用下，它能将水直接电离为H^＋ 和OH

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