工作原理

• 离子交换反应：钠离子交换器内填充有离子交换树脂，通常为强酸性阳离子交换树脂。当含有钙、镁等硬度离子的原水通过交换器时，树脂上的钠离子（）与水中的钙（）、镁（）离子发生交换反应。以钙为例，反应式为，其中代表离子交换树脂。通过这种交换，水中的钙、镁离子被吸附到树脂上，而树脂上的钠离子进入水中，从而降低了水的硬度。
• 交换平衡原理：离子交换反应遵循离子交换平衡原理，根据水中各种离子的浓度和树脂对不同离子的选择性，离子交换过程会朝着使水中硬度离子浓度降低的方向进行，直到达到新的平衡状态。当树脂上的大部分钠离子被钙、镁离子置换后，树脂的交换能力会逐渐下降，需要进行再生操作。

结构组成

• 罐体：一般采用耐腐蚀的材料制成，如玻璃钢、不锈钢或碳钢内衬橡胶等。罐体的形状通常为圆柱形，其大小根据处理水量的不同而有所差异，内部可容纳离子交换树脂和提供水流通道。
• 离子交换树脂：是钠离子交换器的核心部分，由高分子聚合物制成，具有许多具有交换功能的活性基团。这些活性基团能够与水中的离子进行交换反应。树脂颗粒通常呈球形，具有一定的粒径范围，以保证良好的水流通过性和交换效果。
• 布水系统：位于罐体的顶部和底部，其作用是使进水均匀地分布在树脂层中，以及收集处理后的出水。常见的布水系统有穿孔管布水器、多孔板布水器等，能够确保水流在树脂层中均匀流动，避免出现偏流或短路现象，提高离子交换的效率。
• 控制系统：包括各种阀门、控制器等，用于控制钠离子交换器的运行、再生等操作过程。通过控制系统，可以实现自动或手动控制进水、出水、反洗、再生等工艺流程，确保设备的稳定运行和出水水质的稳定。

运行过程

• 软化运行：原水在一定压力下从钠离子交换器的上部进入罐体，通过布水系统均匀地分布在树脂层中。水流自上而下通过树脂层，水中的钙、镁等硬度离子与树脂上的钠离子进行交换，经过交换后的水从罐体底部的布水系统流出，成为软化水。在软化运行过程中，随着交换的不断进行，树脂上的钠离子逐渐减少，当出水的硬度达到一定值时，表明树脂的交换能力已接近饱和，需要进行再生操作。
• 反洗：在再生操作前，先进行反洗。反洗水从罐体底部进入，以与运行时相反的方向通过树脂层，使树脂层松动，将树脂层中截留的杂质、悬浮物等冲洗出来，同时使树脂颗粒得到充分的松动和清洗，为后续的再生操作创造良好的条件。反洗时间一般为 10 - 15 分钟，反洗强度根据树脂的种类和粒径等因素确定。
• 再生：反洗结束后，向罐体内注入再生液，再生液通常为氯化钠（）溶液。再生液通过布水系统均匀地分布在树脂层中，与树脂上吸附的钙、镁等离子发生逆向交换反应，使树脂上的钠离子得到补充，恢复树脂的交换能力。再生过程中，需要控制再生液的浓度、流量和再生时间等参数，以确保再生效果。一般再生液的浓度为 5% - 8%，再生时间为 30 - 60 分钟。
• 正洗：再生完成后，用清水对树脂层进行正洗，正洗水从罐体上部进入，自上而下通过树脂层，将残留的再生液和再生过程中产生的杂质等冲洗掉，直至出水的水质符合要求。正洗时间一般为 10 - 20 分钟，正洗终点通常以出水的电导率或硬度等指标来控制。

应用领域

• 工业锅炉用水：在工业锅炉中，使用软化水可以防止锅炉内结垢，提高热传递效率，降低能源消耗，延长锅炉的使用寿命，同时也能保证锅炉运行的安全可靠性。
• 热交换系统：如空调系统、集中供热系统等的热交换设备中，使用软化水可以避免换热器表面结垢，保证热交换效率，减少设备的维护和清洗成本。
• 纺织印染行业：软化水可避免水中的钙、镁离子与染料等发生反应，影响染色效果和织物质量，同时还能减少织物上的水垢残留，提高织物的柔软度和光泽度。
• 食品饮料行业：用于生产过程中的用水处理，可防止水中的硬度离子对产品质量产生不良影响，如避免在饮料中产生沉淀、影响口感等，保证食品饮料的品质和稳定性。