去离子水的制备原理

去离子水，又称为电离水，是指水中的电解质(溶质)经过处理除去所带电荷的水。即水中的阴离子与阳离子被完全去除，从而获得一种导电性极低的纯净水。

去离子水的制备原理

去离子水的主要制备方法包括离子交换法、反渗透法、蒸馏法等。其中，离子交换法是最常用的方法，下面将详细介绍。

离子交换法

离子交换法是去离子水制备的主要方法之一，它主要通过树脂的离子交换作用来实现去离子水的制备。具体步骤如下：

Step 1：去除大颗粒杂质

首先，我们需要将原水中的大颗粒杂质去除，避免杂质对树脂的损坏和阻塞树脂孔隙。因此，在进入离子交换器之前，原水一般会先经过机械过滤器等设备进行预处理。

Step 2：进入离子交换器

随后，预处理过的原水会进入离子交换器。在离子交换器中，原水会经过树脂层，其中含有大量的阴离子交换基和/或阳离子交换基，这些离子交换基会与水中的离子进行交换。

Step 3：吸附离子

在交换过程中，阴离子交换基会吸附水中的阳离子，而阳离子交换基则会吸附阴离子，使得水中的离子被捕获在树脂层中。

Step 4：水流出

经过一段时间的交换，水中的离子被捕获在树脂层中，水变得几乎无离子，这时，去离子水就可以流出离子交换器。

离子交换法的优缺点

离子交换法是制备去离子水的重要方法，它具有以下优点和缺点。

优点

• 制备工艺简单，流程短；
• 树脂较便宜，易于获取和更换；
• 制备出的去离子水稳定，可靠性高；
• 对水源的硬度和离子成分变化适应性较强。

缺点

• 制备成本较高，需要经常更换树脂；
• 制备过程中，树脂容易受到杂质、气体、生物、温度等影响，导致损伤和堵塞，影响水质；
• 交换树脂容易产生二次污染，需要进行后续处理，如臭氧氧化等；
• 制备水量有限，若要满足大规模生产需求，需要增加设备规模，对能耗要求较高。

反渗透法与蒸馏法的比较

除离子交换法外，反渗透法和蒸馏法也是常用的制备去离子水的方法，它们的优缺点有何不同呢？下面将做进一步比较。

反渗透法

反渗透法是一种逆向渗透的过程，它将水通过反渗透膜，从而实现水中离子的去除。反渗透法具有以下优点和缺点。

优点

• 水质最高，去离子程度最高(约95-99%)；
• 适用于大规模生产，无需更换树脂；
• 膜过程对水质影响小，去除细菌、病毒效果好；
• 处理水量大，可以应用于海水、地下水等高盐度水源。

缺点

• 处理过程中需要耗费大量能源，电耗较高；
• 需要定期更换膜，以维持高水质；
• 膜的选择、控制、清洗等工艺复杂，维护成本高；
• 处理过程中水量损失大，回收率较低。

蒸馏法

蒸馏法是将水加热蒸发，将水中的离子随蒸汽一同蒸发，随后将蒸汽冷却凝结成为纯水的过程。蒸馏法具有以下优点和缺点。

优点

• 水质高，去离子程度也较高；
• 可以去除水中的毒素、有机物等杂质；
• 可同时消毒水源，去除水中的菌藻；
• 处理后水量可以回收90-95%。

缺点

• 制备成本高，能耗大，水蒸发售价较高，难以大规模推广；
• 制备水量较小，不适用于大规模生产；
• 对蒸馏器的材料、防锈、防腐、防污结实要求高；
• 容易受到气体污染，需要对原水预处理。

总结

不同的方法可以制备出不同性质和用途的去离子水，选择哪一种方法应根据需要和实际水源情况而定。虽然离子交换法有着自身的优缺点，但它是较为常用的制备去离子水的方法之一，具有成本较低，制备过程简单等优点，同时也具有一些局限性。我们需要在制备去离子水时，根据实际需求和经济状况选择最为合适的制备方法。