从排球比赛的换人说起

从排球比赛的换人说起

在排球比赛中，双方的主教练为了赢球，常依据赛场比赛情况不断换人：或调上高个队员，以提高拦网成功率；或调上发球高手，以破坏对方接球；或调上主攻手，以提高进攻杀伤力；或是调下主力队员，换上替补，使主力队员得到休息，确保关键时刻的拼搏，力争取得最终胜利。

在工业用水的水处理技术中，存在着相似于排球赛中“换人”的现象，原水中钙、镁阳离子被钠离子替代了，水就被软化了，软化水进锅炉，就没有水垢产生，不仅节约了锅炉运行的成本，还从根本上消除锅炉因水垢生成而产生爆炸的危险。

原水中去除强电解质（如氯化钠、硫酸钙、硫酸镁、游离的酸、碱），或将其减少到一定程度，残余含盐量为0．5～5毫克／升的水，称为脱盐水，可作高压锅炉的补给水和高压工程的冷却水。纺织、化工、制药、食品、冶金、实验等各行各业都需要使用脱盐水。原水中的强电解质基本被交换去除，硅酸根、碳酸氢根等弱电解质也大部分除去，残余含盐量为0．5～0．05毫克／升的水，称为纯水，或称去离子水、深度脱盐水，在化工优级品的生产、生化、医药食品等行业中广泛应用。半导体器件和大规模集成电路的生产中，对水质的要求更高，由此诱发了超纯水的制备技术。超纯水中的导电质几乎完全被H＋和OH－交换而被除去，水中残余含盐量小于0．05毫克／升。20世纪70年代以后，膜分离技术与离子交换组合使用，使水中小解离的胶体物质、气体、微生物及有机物降至最低程度。

在水处理技术中充当“换人”，角色的物质称做离了交换树脂，它是一类带有功能基、具有离子交换功能的功能高分子材料。离子交换树脂结构由3部分组成：不溶性的三维空间网状骨架，以共价键与骨架相连接的功能基团和功能基团所带的相反电荷的可交换离子；离子交换树脂大体可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂，细分则有强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性和螯合性离子交换树脂等。

离子交换反应一般是可逆的，反应方向受树脂交换基团的性质和含量、溶液中离子的性质和浓度、溶液的pH值、温度等因素的影响。离子交换树脂经交换后，可用酸、碱、盐再生。因此，离子交换树脂能反复冉生、重复使用，使用寿命长，经济效益高。离子交换树脂在应用中除用于交换反应外，尚存在分子吸附。它不仅应用于工业水处理，还应用于制糖工业、湿法冶金中提取分离贵金属、稀有金属、稀土金属，及提取铀和其他放射性元素，在合成化学中作催化应用；在废水处理中也越来越得到重视，不仅能回收资源，而且能使废水符合国家排放标准，在医学生物工程等领域也有广泛的应用。

在水处理技术中担当“主教练”角色的，是水处理工程师，他要依据原水的实际情况及处理后的水质要求，选用合适的树脂、确定处理流程和制定操作工艺条件。通常要选用体积交换容量高、选择性高、再生性能好和使用寿命长的树脂，选择要兼顾交换能力和再生能力。彻底去除微量杂质时，宜选强型树脂；如杂质含量多而不要求彻底净化的，可选弱型树脂去除特定离子，最好选用有高度选择性的螯合树脂。在确定处理流程和制定操作工艺条件时，要经过试验，用数据说话，唯有经过试验才能获得最合理的处理流程和最佳的操作工艺条件。