工业水处理办法技术应用第11章离子交换树脂与离子交换基本基本原理

1、第三篇 锅炉水处理 第一节离子交换树脂及其性能 第二节离子交换基本原理 第三节离子交换树脂层的工作过程 第四节离子交换树脂的使用 第五节离子交换树脂的变质、污染与复苏 离子交换树脂主要由以下三个部分组成 它是能聚合成高分子化合物的低分子有机物，是离子交换树脂的 主要成分，所以也称为母体 能在线性结构分子缩聚时起架桥作用，而使其分子中的基团相互 键合成不溶的网状体结构的物质 连接在单体上的具有活性离子（可交换离子）的基团 以苯乙烯系磺酸型阳离子交换树脂的合成为例 用苯乙烯为单体，二乙烯苯为交联剂，合成聚苯乙烯树 脂，作为苯乙烯系离子交换树脂的骨架， 需要将聚苯乙烯用浓流酸处理而引入活性基团磺酸基

2、 离子交换树脂的内部结构可以分为三部分 由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯乙烯、聚丙 烯酸等 它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的 孔（凝胶孔）和高分子结构之间的孔（毛细孔） 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂 凝胶型树脂 大孔型树脂 这种树脂是均相高分子凝胶结构，所以统称凝胶型离子交换树脂 在制造过程中，由于加入了致孔剂，因而形成大量的毛细孔道 离子交换树脂依其组成不同，呈现的颜色也各不相同： 苯乙烯系均呈黄色，其他有赤褐色、黑色等。一般交联剂多的， 原料中杂质多的，其制出的树脂颜色就深些。 凝胶型树脂呈透明或半透明状态；大孔型树脂由于毛细孔道 对光的折射，则呈不透明状态。

3、 离子交换树脂均制成球形，且要求树脂的圆球率 （球状颗粒数占总颗粒数的百分率）应达到90%以上。对离子交换 水处理而言，树脂的圆球率愈高愈好，这样的树脂通水性好，即 水流阻力小，且球形树脂在一定容积内装载量最大。 干态 密度 湿态 密度 指离子交换树脂从一种单一离子型转为另一种单一 离子型时体积变化的百分数。例如，树脂在交换和再生时，体 积都会发生变化，经长时间不断的胀缩，树脂会发生老化现象， 从而影响树脂的使用寿命。 指树脂颗粒在使用中，由于相互摩擦和胀缩作用，会产 生破裂现象，所以耐磨性是影响其实用性能的指标之一。一般， 树脂应能保证每年的耗损不超过3%7% 在常温、低浓度水溶液中，各种离

4、子交换树脂对一些常见离子 的选择性顺序分别为： 交换容量表示离子交换树脂的交换能力，即可交换离子量的多少， 通常用单位质量或单位体积的树脂所能交换离子的摩尔数表示 强型树脂是指强酸性阳离子交换树脂和强碱性阴离子交换树脂。 弱型树脂指弱酸性阳离子交换树脂和弱 碱性阴离子交换树脂。它们进行 。 选择性系数 对于两种等价离子之间的交换反 应，可表示为 有关的离子进行扩散和交换的过程。其动 力学过程一般可分为如下的 树脂层的变化可分为以 下三个阶段 再生能力，通常用再生剂耗（分别称为盐耗、 酸耗或碱耗）、再生剂比耗表示。 一般从以下几方面考虑树脂的选用 另外，同类型树脂的交换容量，一般随着 交联度变小

5、而增大，而树脂的机械强度要 降低些，这将导致树脂会过早地损耗。因 此，对于水处理用的离子交换树脂，在尽 可能选择有高交换容量的同时，还要考虑 树脂有足够的机械强度。 一般从以下几方面考虑树脂的选用 一般从以下几方面考虑树脂的选用 阳、阴树脂都可能发生铁的污染，被铁污染的树脂的颜色明显变深，甚至呈黑色；铁污 染会使树脂床层的压降增加和可能导致偏流；严重降低交换容量和再生效率；会使树脂 含水量增加；还会使阴树脂加速降解。 通常是采用铝盐进行水的混凝处理时，因沉淀或过滤效果不好而进入离子交换器内所致 树脂被硅污染后，其离子交换器出水中连续有二氧化硅泄漏，使除硅效率降低 被油污染的树脂其外观颜色由棕变黑，在树脂表面形成一层油膜。简易的鉴别方法是将树 脂放入试管中，再向试管中注入两倍于树脂体积的水，经激烈振