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离子交换树脂的概述

什么叫离子交换树脂?

用人工合成的有机高分子离子交换剂,其外形很像树木分泌出的“树脂”(如松脂、桃胶等),内部也具有网状结构,因此称之为离子交换树脂。离子交换树脂就是带有可交换基团的高分子化合物。
离子交换树脂按其聚合物单体,可分为苯乙烯型、丙烯酸型和酚醛型等。化学水处理常用的离子交换树脂多为苯乙烯型和丙烯酸型。

离子交换树脂的结构是怎样的?

离子交换树脂主要由高分子骨架和活性基团两部分组成。
(1)高分子骨架高分子骨架也称母体结构。它是具有网状结构,不溶于酸或碱的高分子化合物。高分子骨架按其聚合单体,可以分为苯乙烯型和丙烯酸型等。
(2)活性基团 活性基团是由牢固地结合在高分子骨架上不能自由移动的官能团离子和可以自由移动的可交换离子两部分组成的:
①官能团离子。官能团离子决定着离子交换树脂的“酸性”或“碱性”和交换能力的强弱。
官能团是强酸性的,就叫强酸性离子交换树脂。官能团离子是强酸性的,就叫强碱性离子交换树脂。
同样,按官能团离子的性质,还有弱酸的、弱碱和其他类型的离子交换树脂。
②可交换离子现代交换理论,把离子交换树脂看作是一种胶体型物质,高分子骨架是“胶核”,活性基团则作为高分子骨架的“双电层”。其中官能团和部分交换离子组成“吸附层”,另一部分可交换离子组成“扩散层”。由于可交换离子是可以自由移动的,因而可以与水中同符号的离子发生交换反应。
如果离子交换树脂上的可交换离子为阳离子,就叫H型阳离子交换树脂。同样,如果可交换离子为阴离子,就叫OH型阴离子交换树脂。其余可依此类推。

上面讲到的H型阳离子交换树脂可以示意如下:
OH型阴离子交换树脂可示意如下:


离子交换树脂可以根据需要,制成粉状、不规则颗粒或球状。水处理工艺中使用的离子交换树脂即是球状的。由于球状树脂制造简单,在采用悬浮聚合时,可以直接制成球形。在体积相同的情况下,球状树脂所具有的表面积最大,有利于提高交换能力。


使用球状树脂,充填性好、阻力均匀,树脂层各处的流量会较均匀。而且水通过球状树脂层的压力损失小,树脂的磨损也小。


树脂成球状的百分率通常用圆球率表示,即树脂呈球状颗粒占颗粒总数的百分率。一般要求圆球率在90%以上。

离子交换树脂使用后颜色变深说明什么?

离子交换树脂是一种半透明或透明的球状物。依其组成的不同,其颜色也不一样。苯乙烯系树脂均呈黄色;丙烯酸系树脂有的为无色透明,有的则呈乳白色。一般讲,交联剂多,原料中杂质多,制出的树脂颜色则深。
离子交换树脂在使用一般时间后,由于水中铁或有机物的污染,颜色会变深。失效的离子交换树脂的颜色,比再生好后的树脂的颜色要稍深一些。
因此,有时候从树脂颜色的变化上,可以间接看出树脂的“失效”程度。

离子交换树脂的粒度及均匀性对水处理有什么影响?

树脂粒度的大小,对水处理工艺有较大的影响。树脂粒度过大,离子交换速度则会减慢;树脂粒度过小,又会使水通过树脂层的压力损失增大。树脂的粒度应均匀,否则,由于小颗粒树脂堵塞了大颗粒树脂间的孔隙,水流会不均并使阻力增大。
另外,树脂粒度不均匀也会使反洗操作不易控制;反洗流速过大,会冲掉小颗粒树脂;而反洗流速过小,又不能松动大颗粒树脂,使反洗效果变差。
通常,化学水处理使用的树脂粒度应以20~40目为宜。

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