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离子交换树脂的物理性能及其功能简析
离子交换树脂通常制成珠状颗粒,树脂颗粒较细者,反应速度较大,但细颗粒对液体通过的阻力较大,需要较高的工作压力。将树脂在充分吸水膨胀后进行筛分,累计其在20、30、40、50等目筛网上的留存量,以9000粒子可以通过其相对应的筛孔直径,称为树脂的有效粒径。-1. 2mm(20-40目)之间,-。一般离子交换树脂的粒径。
树脂密度分为干密度和湿密度。干密度是在温度115℃真空干燥后的密度。
干真密度=干树脂重/干树脂颗粒的体积g/cm³。
湿密度又分湿真密度和湿视密度。
(1)湿真密度是树脂在水中充分膨胀后的质量与自身所占体积(不含树脂颗粒的空隙)的比值(g/ cm³,不同类型树脂,湿真密度不同。
湿真密度=湿树脂重/湿树脂颗粒的体积g/cm³
即使同一类型的阳树脂或阴树脂,由于所含交换离子种类不同,湿真密度大小也不相同,~,阳树脂常比阴树脂湿真密度大。
湿真密度在双层床工艺过程中与树脂的分层效果有关。
(2)湿视密度。湿视密度又称堆积密度,是指树脂在水中充分溶胀后,单位体积树脂所具有的质量。
湿视密度=湿树脂质量/湿树脂的堆积体积g/cm³。
树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。交联度高的树脂密度较高,强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性,大孔型树脂的密度则较低。例如,,;,。.
-,实际采用湿视密度(堆积密度)来计算离子交换器内填充树脂的质量。
树脂的溶解性
离子交换树脂应为不溶性物质,但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质及树脂使用过程中受高温影响或被氧化会化学降解而生成的物质,会在运行时溶解出来,称为胶溶。交联度较低和含活性基团多的树脂,溶解倾向较大。离子交换器刚投入运行时发生出水带色现象就是树脂胶溶现象。
膨胀度
离子交换树脂含有大量亲水基团,与水接触即吸水膨胀。溶液中电解质浓度越大,树脂内外溶液的渗透压差反而减小,树脂的溶胀就小,所以对于“失水”的树脂,应将其先浸泡在饱和食盐水中,使树脂缓慢膨胀,不致破碎。当树脂中的离子变换时,如阳离子树脂由H+转为Na十,阴树脂由C1-OH-转为OH-,都因离子直径增大而发生膨胀,增大树脂的体积。通常,交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换器本体高度与再生装置及配水装置时,必须考虑树脂的转型膨胀率体积改变率(见表3-3、表3-4),以适应生产运行时树脂层中的离子转型发生的树脂体积变化。树脂转型体积改变率越小越好,在浮动床中这样容易控制树脂层装填高树脂层度及填床率,使落床、成床时树脂层基本不乱。此外,对固定床的中排再生装置设计有利。
耐用性
树脂颗粒使用时有转移、摩擦、膨胀和收缩等变化,长期使用后会有少量损耗和破碎,当树脂破碎严重时,将会造成水流阻力的急剧增加,从而使设备出力达不到要求,影响正常运行,故树脂要有较高的机械强度和耐磨性。交联度低的树脂较易碎裂,但树脂的耐用性更主要地决定于交联结构的均匀程度及其强度。如大孔树脂