交換容量

離子交換樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能，表現(xiàn)在它的“離子交換容量”，即每克干樹(shù)脂或每毫升濕樹(shù)脂所能交換的離子的毫克當(dāng)量數(shù)，meq/g（干）或 meq/mL（濕）；當(dāng)離子為一價(jià)時(shí)，毫克當(dāng)量數(shù)即是毫克分子數(shù)（對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子，前者為后者乘離子價(jià)數(shù)）。它又有“總交換容量”、“工作交換容量”和“再生交換容量”等三種表示方式。1、總交換容量，表示每單位數(shù)量（重量或體積)樹(shù)脂能進(jìn)行離子交換反應(yīng)的化學(xué)基團(tuán)的總量。離子交換樹(shù)脂塔2、工作交換容量，表示樹(shù)脂在某一定條件下的離子交換能力，它與樹(shù)脂種類(lèi)和總交換容量，以及具體工作條件如溶液的組成、流速、溫度等因素有關(guān)。HCO3－(３)對(duì)有色物的吸附糖液脫色常使用強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂，它對(duì)擬黑色素(還原糖與氨基酸反應(yīng)產(chǎn)物)和還原糖的堿性分解產(chǎn)物的吸附較強(qiáng)，而對(duì)焦糖色素的吸附較弱。3、再生交換容量，表示在一定的再生劑量條件下所取得的再生樹(shù)脂的交換容量，表明樹(shù)脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原的程度。通常，再生交換容量為總交換容量的50～90%（一般控制70～80%），而工作交換容量為再生交換容量的30～90%（對(duì)再生樹(shù)脂而言），后一比率亦稱為樹(shù)脂的利用率。在實(shí)際使用中，離子交換樹(shù)脂的交換容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因樹(shù)脂結(jié)構(gòu)不同而異。現(xiàn)仍未能分別進(jìn)行計(jì)算，在具體設(shè)計(jì)中，需憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，并在實(shí)際運(yùn)行時(shí)復(fù)核之。離子樹(shù)脂交換容量的測(cè)定一般以無(wú)機(jī)離子進(jìn)行。這些離子尺寸較小，能自由擴(kuò)散到樹(shù)脂體內(nèi)，與它內(nèi)部的全部交換基團(tuán)起反應(yīng)。而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，溶液中常含有高分子有機(jī)物，它們的尺寸較大，難以進(jìn)入樹(shù)脂的顯微孔中，因而實(shí)際的交換容量會(huì)低于用無(wú)機(jī)離子測(cè)出的數(shù)值。這種情況與樹(shù)脂的類(lèi)型、孔的結(jié)構(gòu)尺寸及所處理的物質(zhì)有關(guān)。

離子交換樹(shù)脂的基本類(lèi)型

(１) 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂

   強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(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。3處理能力大，脫色范圍廣，脫色容量高，能除去各種不同的離子，可以反復(fù)再生使用，工作壽命長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用較低（雖然一次投入費(fèi)用較大）。湘中樹(shù)脂. 強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂樹(shù)脂在使用一段時(shí)間后，必須進(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。

(２) 弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂

   弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂含弱酸性基團(tuán)，如羧基－COOH，能在水中離解出H 而呈酸性。樹(shù)脂離解后余下的負(fù)電基團(tuán)，如R-COO－(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能與溶液中的其他陽(yáng)離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陽(yáng)離子交換作用。這種樹(shù)脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進(jìn)行離子交換，只能在堿性、1中性或微酸性溶液中(如PH5～14)起作用。離子交換樹(shù)脂故障的排查與方法1、石英砂墊層亂層交換器底部選用石英砂墊層時(shí)，因反洗操作不當(dāng)或積污，會(huì)造成石英砂層結(jié)塊。湘中樹(shù)脂.弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂也是用酸進(jìn)行再生(比強(qiáng)酸性樹(shù)脂較易再生)。

（3） 強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂

   強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂含有強(qiáng)堿性基團(tuán)，如季胺基(亦稱四級(jí)胺基)－NR3OH(R為碳?xì)浠鶊F(tuán))，能在水中離解出OH－而呈強(qiáng)堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。湘中樹(shù)脂.強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂的離解性很強(qiáng)，在不同pH下都能正常工作。袋裝樹(shù)脂應(yīng)避免直接日曬，遠(yuǎn)離鍋爐、取暖器等加熱裝置，避免脫水。它用強(qiáng)堿(如NaOH)進(jìn)行再生。

(４) 弱堿性陰離子樹(shù)脂

    弱堿性陰離子樹(shù)脂含有弱堿性基團(tuán)，如伯胺基(亦稱一級(jí)胺基)-NH2、仲胺基(二級(jí)胺基)-NHR、或叔胺基(三級(jí)胺基)-NR2，它們?cè)谒心茈x解出OH－而呈弱堿性。這種樹(shù)脂的正電基團(tuán)能與溶液中的陰離子吸附結(jié)合，從而產(chǎn)生陰離子交換作用。湘中樹(shù)脂.弱堿性陰離子樹(shù)脂在多數(shù)情況下是將溶液中的整個(gè)其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。離子交換樹(shù)脂的選擇性,對(duì)于分析和判斷化學(xué)水處理過(guò)程是很重要的。它可用Na2CO3、NH4OH進(jìn)行再生。

微生物污染

當(dāng)樹(shù)脂儲(chǔ)存或長(zhǎng)時(shí) 間沒(méi)有進(jìn)行再生時(shí)，樹(shù)脂吸附了水中的藻類(lèi)和微生物，這些微生物以樹(shù)脂內(nèi)硝內(nèi)硝1酸鹽、胺等為營(yíng)養(yǎng)物迅速繁殖。微生物不但污染水質(zhì)，還可以破壞樹(shù)脂結(jié)構(gòu)，使樹(shù) 脂降低或者喪失交換能力。因此為了減少樹(shù)脂的污染和，原水在進(jìn)行交換柱之前應(yīng)進(jìn)行一定的預(yù)處理。3、當(dāng)環(huán)境溫度在零度或以下時(shí)，為防止樹(shù)脂因內(nèi)部水份結(jié)冰而崩裂，應(yīng)做好保溫措施，或根據(jù)氣溫條件，將樹(shù)脂存于不同濃度的食1鹽水中，防止冰凍。另外，強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂被氧化的降解產(chǎn)物——二乙煩憂笨及陽(yáng)樹(shù)脂機(jī)械破碎形成的帶負(fù)電基團(tuán) 的膠狀物，也能使陰樹(shù)脂受到污染。