去離子水，又稱為電離水，是指水中的電解質(溶質)經過處理除去所帶電荷的水。即水中的陰離子與陽離子被完全去除，從而獲得一種導電性極低的純凈水。

去離子水的制備原理

去離子水的主要制備方法包括離子交換法、反滲透法、蒸餾法等。其中，離子交換法是最常用的方法，下面將詳細介紹。

離子交換法

離子交換法是去離子水制備的主要方法之一，它主要通過樹脂的離子交換作用來實現去離子水的制備。具體步驟如下：

Step 1：去除大顆粒雜質

首先，我們需要將原水中的大顆粒雜質去除，避免雜質對樹脂的損壞和阻塞樹脂孔隙。因此，在進入離子交換器之前，原水一般會先經過機械過濾器等設備進行預處理。

Step 2：進入離子交換器

隨后，預處理過的原水會進入離子交換器。在離子交換器中，原水會經過樹脂層，其中含有大量的陰離子交換基和/或陽離子交換基，這些離子交換基會與水中的離子進行交換。

Step 3：吸附離子

在交換過程中，陰離子交換基會吸附水中的陽離子，而陽離子交換基則會吸附陰離子，使得水中的離子被捕獲在樹脂層中。

Step 4：水流出

經過一段時間的交換，水中的離子被捕獲在樹脂層中，水變得幾乎無離子，這時，去離子水就可以流出離子交換器。

離子交換法的優缺點

離子交換法是制備去離子水的重要方法，它具有以下優點和缺點。

優點

• 制備工藝簡單，流程短；
• 樹脂較便宜，易于獲取和更換；
• 制備出的去離子水穩定，可靠性高；
• 對水源的硬度和離子成分變化適應性較強。

缺點

• 制備成本較高，需要經常更換樹脂；
• 制備過程中，樹脂容易受到雜質、氣體、生物、溫度等影響，導致損傷和堵塞，影響水質；
• 交換樹脂容易產生二次污染，需要進行后續處理，如臭氧氧化等；
• 制備水量有限，若要滿足大規模生產需求，需要增加設備規模，對能耗要求較高。

反滲透法與蒸餾法的比較

除離子交換法外，反滲透法和蒸餾法也是常用的制備去離子水的方法，它們的優缺點有何不同呢？下面將做進一步比較。

反滲透法

反滲透法是一種逆向滲透的過程，它將水通過反滲透膜，從而實現水中離子的去除。反滲透法具有以下優點和缺點。

優點

• 水質最高，去離子程度最高(約95-99%)；
• 適用于大規模生產，無需更換樹脂；
• 膜過程對水質影響小，去除細菌、病毒效果好；
• 處理水量大，可以應用于海水、地下水等高鹽度水源。

缺點

• 處理過程中需要耗費大量能源，電耗較高；
• 需要定期更換膜，以維持高水質；
• 膜的選擇、控制、清洗等工藝復雜，維護成本高；
• 處理過程中水量損失大，回收率較低。

蒸餾法

蒸餾法是將水加熱蒸發，將水中的離子隨蒸汽一同蒸發，隨后將蒸汽冷卻凝結成為純水的過程。蒸餾法具有以下優點和缺點。

優點

• 水質高，去離子程度也較高；
• 可以去除水中的毒素、有機物等雜質；
• 可同時消毒水源，去除水中的菌藻；
• 處理后水量可以回收90-95%。

缺點

• 制備成本高，能耗大，水蒸發售價較高，難以大規模推廣；
• 制備水量較小，不適用于大規模生產；
• 對蒸餾器的材料、防銹、防腐、防污結實要求高；
• 容易受到氣體污染，需要對原水預處理。

總結

不同的方法可以制備出不同性質和用途的去離子水，選擇哪一種方法應根據需要和實際水源情況而定。雖然離子交換法有著自身的優缺點，但它是較為常用的制備去離子水的方法之一，具有成本較低，制備過程簡單等優點，同時也具有一些局限性。我們需要在制備去離子水時，根據實際需求和經濟狀況選擇最為合適的制備方法。