变色树脂的离子交换容量与物理性能

变色数脂可以用来监测阳床或阴床出水，在阳床或阴床临近失效时及时指示失效点，是在线监测仪表直观和有效的补充。具有稳定可靠、使用简便、不污染水质的优点。

变色阳树脂是一种带有指示剂的阳离子交换树脂，出厂型为氢型，通过变色阳树脂的水如果含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等各种阳离子时，即与树脂携带的H+发生交换，树脂层开始失效，失效层颜色明显改变，指示水中有阳离子泄露。H+型时为墨绿色，Na+型时为玫瑰红色，产品色差十分明显。同时还具有良好的交换容量和物理稳定性。

       变色阳树脂一般用在火电厂凝结水、除氧器、省煤器、主蒸汽等H+电导仪前，将水中带入的游离氨除去，并将所有的阳离子全部转化为H+离子，避免了Ca2+、Mg2+、Na+泄漏进入凝结水而电导仪显示值反倒降低的现象发生。

   变色阳树脂与H+电导仪联合使用，用于监测凝汽器泄漏量是否超标，决定凝结水是否需要处理，监测给水、蒸汽水质品质是否满足标准要求。是火力发电厂化学监督重要和为倚重的化学表计。

变色树脂使用范围：监测和控制给水、凝结水和蒸汽的氢电导率，是保证水汽质量，控制火电厂水汽系统腐蚀结垢的重要手段。 

由于水汽中氨的浓度、取样流速经常变化，加上机组启停等原因，难以判断H型交换柱何时失效。H型交换柱失效初期，由于少量铵离子穿透，使氢电导率测量值偏低；当H型交换柱*失效，大量铵离子透过，氢电导率测量值又偏高。因此，当交换柱失效后引起氢电导率变化时，难以及时判断是水质恶化还是交换柱失效。目前国外采取的解决办法是采用变色阳离子交换树脂，失效层与未失效层颜色不同，可以在H型交换柱失效前及时进行再生处理，可以及时发现水质恶化问题并及时采取解决措施。 

变色树脂使用方法： 

购买的变色树脂是未处理的Na型树脂，必须经过以下方式处理才可以使用： 

（1）将树脂放入容器中，以除盐水清洗2～3遍，至水清澈；如果树脂变干，则清洗前需要加入10%NaCl溶液浸泡2小时，以防止树脂因急剧膨胀而破裂。 

（2）将清洗干净的树脂装入实际交换柱中，以不少于10倍树脂体积的5%HCl再生液动态逆流再生（与交换柱运行水流方向相反），再生流速控制3m/h～5m/h，保证再生液与树脂接触时间不小于30min； 

（3）再生液进完后以除盐水按交换柱运行水流方向大流量冲洗交换柱（冲洗流速10m/h～20m/h），冲洗时间不低于12h； 

（4）再生完毕、清洗干净的氢交换柱可装入实际系统进行氢电导率的测定。 

（5）失效的变色树脂氢型交换柱可直接进行再生处理，再生步骤同(2)~(4)。 

变色树脂的储存:需要长期储存的树脂，应再生成氢型树脂后储存。 

变色树脂的离子交换容量与物理性能
                 

　　一、离子交换树脂的离子交换容量

　　离子交换树脂进行离子交换反应的性能，表现在它的“离子交换容量"，即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数，meq/g(干)或meq/mL(湿)；当离子为一价时，毫克当量数即是毫克分子数(对二价或多价离子，前者为后者乘离子价数)。它又有“总交换容量"、“工作交换容量"和“再生交换容量"等三种表示方式。

　　1、总交换容量，表示每单位数量(重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。

　　2、工作交换容量，表示树脂在某一定条件下的离子交换能力，它与树脂种类和总交换容量，以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。

离子交换树脂

　　3、再生交换容量，表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量,表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。通常，再生交换容量为总交换容量的50～90%(一般控制70～80%)，而工作交换容量为再生交换容量的30～90%(对再生树脂而言)，后一比率亦称为树脂的利用率。

　　在实际使用中，离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因树脂结构不同而异。现仍未能分别进行计算，在具体设计中，需凭经验数据进行修正，并在实际运行时复核之。

离子交换树脂

　　二、离子交换树脂的物理性能

　　主要物理性能项目有：粒径、密度、含水量、耐磨性、耐热性和膨胀性。

　　粒径：粒径的大小关系到树脂的交换速度、交换能力、压力损失和反洗时树脂层展开高度等性能。粒径太小，树脂容易流失。适合的粒径范围(粒度)如：0.315~1.25毫米，在一般水处理设备中，有利于提高树脂的使用效果。

　　密度：通常用湿真密度和湿视密度来表示。当树脂在水中充分膨胀的情况下：树脂的重量与其占有的(不包括树脂间空隙)体积之比叫湿真密度(又称湿真比重)。在使用中如有两种不同种类的树脂混合，可利用湿真密度的不同进行分成。树脂的重量与其占有的(包括树脂间隙空间)体积之比叫湿视密度。当用户设计某交换器时，可根据该交换器的装填体积和采用树脂的湿视密度，计算出需要装填树脂的重量。

离子交换树脂

　　含水量：数字的结构中，亲水基团的水合水和交联网孔中少量的游离水组成了树脂的含水量。一般来说，同一种树脂中，交换基团少的，其水合水也少；交联度高的，其水合水少。

　　耐磨性：树脂在储运中承受挤压，在使用中受到冲刷和摩擦，都会使树脂磨损、破裂。通常用模拟树脂使用状态的磨后圆球率来表示它的性能好坏。

　　耐热性：树脂在使用时一般不能超过它的工作温度范围，工作温度过高会破坏树脂的结构，工作温度太低，交换能力大大下降。

　　膨胀性：一般来说，湿树脂的体积要大于干树脂的体积。树脂在转型不同离子形态时，其体积也会发生变化。例如：732阳离子交换树脂，从钠型转成氢型，其体积增大约10%。所以，在设计使用设备的体积时，要考虑树脂的膨胀性。