指示剂变色树脂的交换容量分析

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之一。 

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： 

新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）将新树脂放入容器中，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10NaCl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5HCl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。 

指示剂变色树脂的交换容量分析离子交换树脂交换容量是指树脂能够交换出离子物质的量，它是代表树脂质量的重要指标之一。

　　离子交换树脂交换容量分析

　　(1)总交换容量。指每单位量的树脂(g或L，在100℃干燥至质量恒定)能够交换的离子总量(离子交换树脂内部可交换的活性基因的数量)。

　　(2)再生交换容量。表示每克干树脂在一定再生剂量条件下，所取得的再生树脂交换容量，表明树脂中原有化学基团再生复原程度，表示树脂的再生效率。由于树脂的结构不同(主要是活性基数目不同)，强酸性与弱酸性阳离子交换树脂的交换容量也不相同。一般而言，弱酸性的活性基数目通常多于强酸强酸性，故总交换容量较高，约为7. 0 ~10. 5mmol/g。

　　相对之下，强酸性仅约为3. 2~4. 5mmo1/g，但在实际应用中，弱酸性的工作交换容量却不一定高于强酸性，例如，pH值低于5时，弱酸性的工作交换容量为零。在pH值为6.5时，两者的工作交换容量相似;但在碱性溶液中，弱酸性远高于强酸性。在再生容量方面，弱酸性则通常高于强酸性，故弱酸性的使用寿命会更长一些。通常，再生交换容量为总交换容量的50~90(一般控制70~s80，而工作交换容量为再生交换容量的30-90(对再生树脂而言)，后一比率也称为树脂的利用率。

　　(3)工作交换容量。是指离子交换剂在湿视密度和实际应用的工作条件下，从工作开始到离子开始泄漏(穿透点)时，离子交换树脂所能达到的实际交换容量。它与树脂种类和总交换容量以及具体工作条件，如水质、I流速、温度、再生条件、残余容量等因素有关。

　　工作交换容量一般为全交换容量的so/-7o。以钠阳离子交换(软化)为例，钠阳离子交换剂层运行时，含有钙、镁离子的硬水由上而下通过钠型树脂层，因树脂层对各种阳离子的选择性不同，被吸着的离子在树脂层中产生分层，其分布状况如图3-3所示。

　　在运行过程中，进水水质H1出水水质H2以及Ca+ , Mg+、Na+会不断向下终，树脂层的高度基本上可分为失效二、保护层。实际上各层界面并不是很明显，有程度不同的混层现象发生，直到树脂失效(以钠离子或钙、镁离子的泄漏为控制指标)。在图3-3中，0-A-B-Q1的面积即是离子交换剂的工作交换容量部分，从B点开始离子泄漏如继续运行，离子交换剂很快将全部失效，图形末端的面积Q1 -B-Q2即是离子交换剂层的保护层部分。