20140923离子交换树脂的基本性能及其影响因素

离子交换树脂的基本性能及其影响因素离子交换树脂基本性能包括以下几个方面，分别简述如下一、树脂的外观新型树脂根据结构、基团、离子形态、制造工艺等因素，有黄色、褐色、白色、棕色、黑色、灰色等多种颜色，在具体使用中可以满足不同情况下的需要。 一般水处理用树脂的外观一般为凝胶型的苯乙烯系树脂为透明的淡黄色粒子，另外一方面，多孔质树脂为不透明(或微透明)的粒子的大孔苯乙烯系阳树脂一般为淡黄色或淡灰色的褐色粒子，大孔苯乙烯系阴树脂为白色粒子； 丙烯酸类树脂为白色或乳白色粒子。 相同的树脂，颜色会以不同的离子形态变化。 例如，001x7树脂从再生态到故障状态的颜色由浓到淡，从故障状态到再生态的颜色由淡到深。 这种变化可以逆转树脂被污染的情况下，其颜色也会发生根本性的变化，其颜色的变化程度一般与树脂被污染的程度成正比，难以逆转。 因此，树脂使用期间，必须注意其颜色变化，判断树脂污染的程度。 201x7的树脂受到铁和有机物的污染，颜色变深或变黑褐色。 001x7树脂被氧化剂破坏时，该树脂的交联和交换基被氧化，树脂的颜色也变淡，树脂的体积变大，因此树脂容易损坏，体积交换容量降低。二、粒度树脂粒度的大小和均匀性对运行的影响很大。 由于粒度大、比表面积小、交换速度慢、粒度过小、交换速度快、运行时阻力大，国家标准根据不同交换机床型(不同床型运行流速不同)的树脂模型规定了比较合理的粒径范围(参照国标)。三、树脂膨胀和变革体积变化率树脂在干燥的状态下(不包括惰性树脂)，碰到水会迅速膨胀。 因此，树脂脱水时，不直接接触水，用饱和的食盐水浸泡，缓和膨胀速度，防止树脂破裂。树脂的交联度不同，膨胀系数也不同，体积变化率的大小与交联度成反比。 交换容量的大小与溶胀率成正比。可交换离子的价数越高，溶胀率越小。 价离子的水合能力越强，溶胀率越大。当然，树脂的变革率规律在实际应用中很复杂，是很多离子之间的交换。 但是，这些规律的把握对于设计不同交换床型预留的膨胀空间具有重要的参考价值(特别是双室固定床、双室浮动床等)。四、水分一定离子型的树脂，粒子内所含的平衡水量是该树脂的固有特性。 同种树脂的含水量因离子类型而异。 因此，国家标准也规定了特定离子型的各种树脂含水量。 树脂在使用过程中，随着各种因素对树脂的损伤，其含水量也发生变化。 因此，树脂含水量的变化大小也是判断树脂损伤程度的依据之一。五、密度树脂的密度是其使用常用的数据。 由于树脂基本上是在湿润状态下运转的，因此最常用的是湿真密度和湿视密度两种。湿真密度是指每单位真体积的湿态树脂的质量。 真体积是指树脂粒子本身所占的体积，是不含粒子间空隙的体积。同批树脂粒径不同，其湿真密度相同。 湿真密度决定树脂的沉降速度，也直接影响逆洗膨胀率的特性。 因此，对反洗层有严格要求的混床、双层床、三层床的树脂，其湿真密度也要求严格的范围。湿视密度是指每单位视体积的湿态树脂的质量。 根据体积也称为堆积体积或表观体积，包含树脂粒子自身的固有体积和粒子间的空隙体积。 同批树脂不同粒度，其湿视密度不同。 树脂填充时的重量和体积的换算全部以湿式视密度进行换算。根据湿真密度和湿真密度，可以用下式估计树脂层中空隙率P=1-d视觉/d照片式中： p是指树脂的孔隙率d视觉是指树脂的视觉密度d真是指树脂的真密度六、开关容量树脂的交换容量有各种表示方法，最常用的是重量总交换容量、体积总交换容量、功能交换容量等。 全交联是反应树脂固有容量的大小，是一定的值。 工交是表现树脂实际工作时能力大小的变量，由多个现场因素决定，关于工艺设计、设备制作、操作方法、再生剂质量、人为因素、介质好坏等因素将在后面介绍。七、耐热性每种树脂对温度的允许范围都不同，超过该值会影响寿命。在常温(10-30)下，树脂的基本性能没有变化，但在非常高的温度下，树脂会发生若干变化。 树脂的耐热稳定性的一般规律是，阳树脂的耐温性比阴树脂好，加成的树脂的耐温性比缩聚反应生成的树脂好的盐型树脂的耐温性比游离酸或游离碱型树脂好(弱酸、弱碱性树脂除外)。 I型强碱树脂的耐温性比ii强碱树脂好的弱碱树脂的耐温性比强碱树脂好的苯乙烯系树脂的耐温性比丙烯酸系树脂好。水处理最常用的几种树脂的一般要求(实际使用的温度不太高):阳树脂耐温性好，强酸阳树脂能承受120温度的弱酸阳树脂为80； 苯乙烯系强碱树脂的温度优选为60以下，弱碱树脂的温度优选为80以下，丙烯酸系强碱树脂的温度优选为35以下。了解这些常用树脂的耐温特性，对设计初期树脂的选择具有参考价值。八、树脂的抗冻性根据实际经验，多孔树脂的冻结性优于凝胶型树脂，凝胶型阴树脂的冻结性优于阳树脂，树脂在水中的冻结性优于置于空气中。 树脂在不同状态下的保存方法将在后面叙述。离子交换树脂是不溶解的有机合成材料，不溶于水或有机溶剂，也不溶于酸或碱。 其耐热和耐药性也与其他类型的有机合成材料相似。 离子交换树脂的耐热性是指树脂的环境温度对树脂的品质和寿命的影响。 离子交换树脂的耐药性是指水、有机溶剂、酸碱、氧化剂等对树脂品质和寿命的影响。一、水和有机溶剂对树脂的影响：离子交换树脂不溶于水或其他有机溶剂，但水或有机溶剂在某种程度上溶胀于树脂，溶胀度因有机溶剂而异。一般情况是树脂的保存时间过长，或者因保存错误而失水。 脱水严重时，如果将树脂直接浸入水中，水会急剧膨胀到树脂中，树脂破裂，可能会影响树脂的强度。 特别是对凝胶型树脂的影响更大。 此时，需要在15%以上的NaCl溶液中浸渍树脂数小时。 树脂完全浸润后，用水冲洗盐水即可。如果需要频繁地使用水溶液和有机溶剂交替处理树脂，树脂可能会经历体积收缩和膨胀，导致树脂破碎，因此请特别注意交替速度。二、环境、使用温度和酸碱对树脂的影响：随着环境和使用温度的上升，离子交换树脂的功能基团脱落，树脂的交换容量有可能下降。 酸和碱的存在可能会加快树脂功能基的脱落速度。 耐热稳定性因离子交换树脂的种类和基质而异。 但总之，树脂的交联度越高，含水量越低，耐热稳定性越差。1、苯乙烯系强酸性和丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂：这两种树脂耐温稳定性好，其h型树脂可在100使用，Na型树脂可在120使用。 可以满足一般水处理和许多其他应用要求。 但是，在烯烃水合催化剂等特殊用途中，需要150左右的高温，需要特殊的耐温型树脂。 例如，D002-II耐温型阳离子催化剂树脂可在170下长期使用，交换基不脱落。2、苯乙烯系强碱I型阴离子交换树脂：这种树脂的Cl型最高使用温度为80，OH型最高使用温度为60。 主要是这种树脂在高温下，其功能基的季铵盐分解，交换容量降低。3、苯乙烯系强碱ii型阴离子交换树脂：这种树脂由于其功能基团季铵盐中有乙醇基，在高温下分解的速度比I型强碱树脂快，耐热性也更差。 其Cl型树脂最高使用温度为60，OH型树脂的最高使用温度为40.4、丙烯酸类强碱和弱碱阴离子交换树脂：这种树脂由于其交换基团通过酰胺键与树脂骨架连接，所以酰胺键的化学稳定性远低于C-C键。 因此，这种树脂的化学稳定性差。 酸碱存在时加速酰胺键的分解，进一步降低稳定性。 因此，使用这种树脂时，不仅要控制温度，用酸碱处理树脂或再生树脂时，酸碱的温度也必须控制在低水平。 一般丙烯酸类强碱树脂的使用和再生温度优选为30以下，弱碱树脂的使用和再生温度优选为50以下。三、氧化剂对树脂的影响：离子交换树脂遇到强氧化剂时被氧化，树脂的强度和交换容量降低，影响树脂的寿命。 强氧化剂种类很多，但树脂使用中经常遇到的是游离氯和水中溶解氧。 以往经验表明，水中溶解氧对树脂氧化不显着，影响小。 游离氯对树脂的氧化破坏能力强，影响大。游离氯的起源主要有两个方面：原水或物料经消毒处理后残留的游离氯； 用于再生或处理树脂的盐酸质量差的游离氯(部分工业副产的盐酸游离氯含量高)。游离氯对树脂的影响因阴树脂和阳树脂而异：阳树脂由于树脂功能基比较稳定，游离氯主要氧化分解阳树脂骨架，提高其水分，降低其强度。 外观上可见的树脂颜色变淡。 阴离子性树脂由于胺和铵容易被氧化，游离氯氧化破坏阴离子性树脂的交换基，降低树脂的交换容量。 游离氯的量多，树脂骨架进一步被氧化破坏，树脂强度降低。但在实际应用中，阳树脂一般放在阴树脂前，游离氯含量一般较少，阳树脂受到氧化攻击的可能性远远高于阴树脂。树脂被氧化，不仅质量降低，寿命缩短，还会影响水和处理过的材料的质量。 因此，请尽量避免。 方法