當水中含鹽量較大，或鍋爐對水質要求比較高，采用Na離子交換或H-Na離子交換法仍不能滿足鍋爐對給水水質的要求時，可采用化學除鹽。它是用H型陽離子交換劑將水中各種陽離子都交換成H+，用OH型陰離子交換劑將水中各種陰離子都交換成OH-，經這樣兩種交換處理后，水中的各種鹽類幾乎都可被除盡，所以稱為水的離子交換除鹽處理或化學除鹽處理。
化學除鹽處理系統中，簡單的是一級復床系統。將H型和OH型交換劑分別裝在兩個交換器中的形式稱為復床。
在一級復床系統中，陽床和陰床失效后，其再生操作控制方法與鈉離子交換器的再生基本相同，只是再生劑一般陽離子交換樹脂用HCl；陰離子交換樹脂用NaOH。水處理設備的高頻振蕩波對于附著在金屬材料表面的水垢產生共振，即擊碎剝離，由表及里，循環進行，從而達到除垢的效果。復床運行時終點的控制是：1）強酸性H型離子交換器（陽床）的運行控制
當含有Ca2+、Mg2+、Na+等離子的水通過陽床時，H離子交換樹脂首先交換吸著Ca2+，其次是Mg2+，而后才交換吸著Na+，且進水中的Ca2+、Mg2+還會把已被樹脂吸著的Na+（稱為漏鈉）。所以，為了除去原水中所有的陽離子，陽床必須在出現漏Na+現象時，即停止運行，進行再生。
經強酸性H離子交換處理后，水質的變化為：硬度被徹底除去，且水中所有的陽離子幾乎都被置換成H+，故出水呈酸性。在正常運行時，陽床出水的酸度大小與進水的含鹽量有關，一般原水的含鹽量越高，陽床出水的酸度就越大。如果進水的含鹽量穩定，則出水的酸度也將保持平穩，直到陽床開始漏鈉，出水酸度隨之下降(descend)。因此，通常應以測定出水的鈉離子含量來控制（control)陽床運行的終點。有的除鹽處理中，用電導法來監督陽床的出水水質，但實際上用電導法與用PH值控制一樣，都只能在原水水質穩定的情況下，才能起到監控作用。因為當原水中強酸陰離子量改變時，不但會影響出水的PH值，而且也將顯著影響出水的電導率。2）強堿性OH型離子交換器（陰床）的運行控制
由陰離子交換樹脂對離子的選擇性順序可知，強堿性OH型離子交換劑對強酸陰離子的吸著能力很強，對弱酸陰離子的吸著能力則較小，尤其當水中有大量OH-存在時，除硅的作用往往不完全。小型純凈水設備反滲透水處理設備能過濾掉水中的細菌、病毒、重金屬、農藥、有機物、礦物質和異色異味等，是一種純水，無需加熱即可飲用。它所過濾出的水量的成本很低。生產的純水品質高、衛生指標理想。因此在一級復床系統中，強堿性OH型陰離子交換器通常布置在強酸性(acidity)H型陽離子交換器及除碳器的后面，這樣設計不僅可最大化減少陰床的負擔，而且有利于除硅。
在一級復床運行中，當陰床與陽床同時失效時，一般陰床出水PH值變化不大，電導率和含硅量則都將很快上升。在實際工作中有時陰床和陽床并不同時失效，所以，陽床和陰床應分別進行監督，并在失效時及時進行再生。
在離子交換除鹽系統中，如果水的流速過慢，則會發生出水水質下降(descend)、電導率增大的現象。小型純凈水設備反滲透水處理設備是采用先進的反滲透除鹽技術來制備去離子水，是一種純物理過程的制備技術。反滲透純水機組具有能長期不間斷工作，自動化程度高，操作方便，出水水質長期穩定，無污染物排放，制取純水成本低廉等優點。反滲透膜技術在國內醫藥、生物、電子、化工、電廠、污水處理等領域得到了廣泛的運用。如交換器停用后再開始運行，則其出水水質就會更壞。這時，一般用快速水稍加沖洗就可正常，或者將出水返回陽床進口，進行再次交換處理。
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