在水處理行業(yè)中離子交換就是水中的離子和離子交換樹(shù)脂上的離子所進(jìn)行的等電荷摩爾量的反應(yīng)。
物理性質(zhì)
離子交換樹(shù)脂的顆粒尺寸和有關(guān)的物理性質(zhì)對(duì)它的工作和性能有很大影響。
樹(shù)脂顆粒尺寸
離子交換樹(shù)脂通常制成珠狀的小顆粒，它的尺寸也很重要。樹(shù)脂顆粒較細(xì)者，反應(yīng)速度較大，但細(xì)顆粒對(duì)液體通過(guò)的阻力較大，需要較高的工作壓力;特別是濃糖液粘度高，這種影響更顯著。因此，樹(shù)脂顆粒的大小應(yīng)選擇適當(dāng)。如果樹(shù)脂粒徑在0.2mm(約為70目)以下，會(huì)明顯增大流體通過(guò)的阻力，降低流量和生產(chǎn)能力。
樹(shù)脂顆粒大小的測(cè)定通常用濕篩法，將樹(shù)脂在充分吸水膨脹后進(jìn)行篩分，累計(jì)其在20、30、40、50……目篩網(wǎng)上的留存量，以90%粒子可以通過(guò)其相對(duì)應(yīng)的篩孔直徑，稱為樹(shù)脂的“有效粒徑”。多數(shù)通用的樹(shù)脂產(chǎn)品的有效粒徑在0.4～0.6mm之間。
樹(shù)脂顆粒是否均勻以均勻系數(shù)表示。它是在測(cè)定樹(shù)脂的“有效粒徑”取累計(jì)留存量為40%粒子，相對(duì)應(yīng)的篩孔直徑與有效粒徑的比例。如一種樹(shù)脂(IR-120)的有效粒徑為0.4～0.6mm，它在20目篩、30目篩及40目篩上留存粒子分別為：18.3%、41.1%、及31.3%，則計(jì)算得均勻系數(shù)為2.0。
樹(shù)脂的密度
樹(shù)脂在干燥時(shí)的密度稱為真密度。濕樹(shù)脂每單位體積(連顆粒間空隙)的重量稱為視密度。樹(shù)脂的密度與它的交聯(lián)度和交換基團(tuán)的性質(zhì)有關(guān)。通常，交聯(lián)度高的樹(shù)脂的密度較高，強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性樹(shù)脂的密度高于弱酸或弱堿性者，而大孔型樹(shù)脂的密度則較低。
樹(shù)脂的溶解性
離子交換樹(shù)脂應(yīng)為不溶性物質(zhì)。但樹(shù)脂在合成過(guò)程中夾雜的聚合度較低的物質(zhì)，及樹(shù)脂分解生成的物質(zhì)，會(huì)在工作運(yùn)行時(shí)溶解出來(lái)。交聯(lián)度較低和含活性基團(tuán)多的樹(shù)脂，溶解傾向較大。
樹(shù)脂的膨脹度
離子交換樹(shù)脂含有大量親水基團(tuán)，與水接觸即吸水膨脹。當(dāng)樹(shù)脂中的離子變換時(shí)，如陽(yáng)離子樹(shù)脂由H+轉(zhuǎn)為Na+，陰樹(shù)脂由Cl-轉(zhuǎn)為OH-，都因離子直徑增大而發(fā)生膨脹，增大樹(shù)脂的體積。通常，交聯(lián)度低的樹(shù)脂的膨脹度較大。在設(shè)計(jì)離子交換裝置時(shí)，必須考慮樹(shù)脂的膨脹度，以適應(yīng)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)樹(shù)脂中的離子轉(zhuǎn)換發(fā)生的樹(shù)脂體積變化。
樹(shù)脂的耐用性
樹(shù)脂顆粒使用時(shí)有轉(zhuǎn)移、摩擦、膨脹和收縮等變化，長(zhǎng)期使用后會(huì)有少量損耗和破碎，故樹(shù)脂要有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性。通常，交聯(lián)度低的樹(shù)脂較易碎裂，但樹(shù)脂的耐用性更主要地決定于交聯(lián)結(jié)構(gòu)的均勻程度及其強(qiáng)度。如大孔樹(shù)脂，具有較高的交聯(lián)度者，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能耐反復(fù)再生。
陽(yáng)離子樹(shù)脂
這類樹(shù)脂含有大量的強(qiáng)酸性基團(tuán),如磺酸基-SO3H,容易在溶液中離解出H+,故呈強(qiáng)酸性.樹(shù)脂離解后,本體所含的負(fù)電基團(tuán),如SO3-,能吸附結(jié)合溶液中的其他陽(yáng)離子.這兩個(gè)反應(yīng)使樹(shù)脂中的H+與溶液中的陽(yáng)離子互相交換.強(qiáng)酸性樹(shù)脂的離解能力很強(qiáng),在酸性或堿性溶液中均能離解和產(chǎn)生離子交換作用.樹(shù)脂在使用一段時(shí)間后,要進(jìn)行再生處理,即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進(jìn)行,使樹(shù)脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來(lái)狀態(tài),以供再次使用.如上述的陽(yáng)離子樹(shù)脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理,此時(shí)樹(shù)脂放出被吸附的陽(yáng)離子,再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來(lái)的組成.
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