離子交換樹脂定義與分類

能與溶液中樣（陰）離子進(jìn)行交換反映的功能性高分子聚合物成為離子交換樹脂。通?？煞譃槠哳悾簭?qiáng)酸型、強(qiáng)堿型、弱酸型、弱堿型、螯合型、兩型、氧化還原性。水處理工程中用的最多的是：強(qiáng)酸型、強(qiáng)堿型。

離子交換樹脂的物理性能項(xiàng)目
 

主要物理性能項(xiàng)目有：粒徑、密度、含水量、耐磨性、耐熱性和膨脹性。

粒徑：粒徑的大小關(guān)系到樹脂的交換速度、交換能力、壓力損失和反洗時(shí)樹脂層展開高度等性能。粒徑太小，樹脂容易流失。適合的粒徑范圍（粒度）如：0.315~1.25毫米，在一般水處理設(shè)備中，有利于提高樹脂的使用效果。

密度：通常用濕真密度和濕視密度來表示。當(dāng)樹脂在水中充分膨脹的情況下：樹脂的重量與其占有的（不包括樹脂間空隙）體積之比叫濕真密度（又稱濕真比重）。在使用中如有兩種不同種類的樹脂混合，可利用濕真密度的不同進(jìn)行分成。樹脂的重量與其占有的（包括樹脂間隙空間）體積之比叫濕視密度。當(dāng)用戶設(shè)計(jì)某交換器時(shí)，可根據(jù)該交換器的裝填體積和采用樹脂的濕視密度，計(jì)算出需要裝填樹脂的重量。

含水量：數(shù)字的結(jié)構(gòu)中，親水基團(tuán)的水合水和交聯(lián)網(wǎng)孔中少量的游離水組成了樹脂的含水量。一般來說，同一種樹脂中，交換基團(tuán)少的，其水合水也少；交聯(lián)度高的，其水合水少。

耐磨性：樹脂在儲運(yùn)中承受擠壓，在使用中受到?jīng)_刷和摩擦，都會使樹脂磨損、破裂。通常用模擬樹脂使用狀態(tài)的磨后圓球率來表示它的性能好壞。

耐熱性：樹脂在使用時(shí)一般不能超過它的工作溫度范圍，工作溫度過高會破壞樹脂的結(jié)構(gòu)，工作溫度太低，交換能力大大下降。

膨脹性：一般來說，濕樹脂的體積要大于干樹脂的體積。樹脂在轉(zhuǎn)型不同離子形態(tài)時(shí)，其體積也會發(fā)生變化。例如：732陽離子交換樹脂，從鈉型轉(zhuǎn)成氫型，其體積增大約10%。所以，在設(shè)計(jì)使用設(shè)備的體積時(shí)，要考慮樹脂的膨脹性。

離子交換樹脂的化學(xué)工藝性能項(xiàng)目
 

全交換容量：全交換容量表示樹脂內(nèi)離子交換基團(tuán)全部發(fā)生交換反應(yīng)時(shí)的交換容量。當(dāng)用單位質(zhì)量的干樹脂表示時(shí)為：mmol/g，即：毫摩爾（一價(jià)基本單元物質(zhì)）/克（干樹脂）；當(dāng)用單位體積的濕樹脂表示時(shí)為體積交換容量：mmol/mL，即：毫摩爾（一價(jià)基本單元物質(zhì)）/毫升（濕樹脂）。

工作交換容量：工作交換容量表示在樹脂工作條件運(yùn)行下，單位體積濕樹脂交換反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)指標(biāo)時(shí)的交換容量。單位為：mmol/mL，即：毫摩爾（一價(jià)基本單元物質(zhì)）/毫升（濕樹脂）或mol/L摩爾（一價(jià)基本單元物質(zhì)）/升（濕樹脂）。樹脂的工作條件包括：原水的成分，雜質(zhì)濃度，溫度，流速，終點(diǎn)水中（指標(biāo)）要求，樹脂層高，再生方式，運(yùn)行方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)等。當(dāng)其中任何一個(gè)工作條件變化，都會影響工作交換容量。所以，工作交換容量通常用作設(shè)計(jì)設(shè)備的參數(shù)或者比較新、舊樹脂的質(zhì)量。

恒量樹脂的交換能力，最終應(yīng)該用體積交換容量來鑒別。因?yàn)?，設(shè)備一經(jīng)安裝，其裝填樹脂的體積不會再發(fā)生變化，樹脂體積交換容量高，則設(shè)備交換能力強(qiáng)，反之亦然。

離子交換樹脂選擇性的規(guī)律
 

離子交換樹脂對不同離子其交換反應(yīng)難易程度不同，這種性質(zhì)稱為離子交換樹脂的選擇性。一般來說，離子交換樹脂的選擇性與離子所帶電荷多少及水合離子半徑大小有關(guān)。離子所帶電荷越多，同價(jià)離子的水合離子半徑越小，選擇性越強(qiáng)，越容易發(fā)生交換反應(yīng)。

強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的選擇順序：
 

Fe3+ >
Al3+ > Ca2+ >
Mg2+ > K+ >
NH4+ >
Na+ > H+

弱酸型陽離子交換樹脂的選擇順序：
 

H+ >
Fe3+ > Al3+ >
Ca2+ > Mg2+ >
Na+
 

強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂的選擇順序：

SO42- > NO3- > Cl- >
OH- > F- >
HCO3- >
HSiO3-
 

弱堿型陰離子交換樹脂的選擇順序：
 

OH- > SO42- > NO3- > Cl- >
HCO3-