為什麼要檢測離子交換樹脂的全交換容量

Ⅰ 環保工程師知識點：離子交換

2017環保工程師知識點：離子交換

離子交換法在水的軟化和除鹽中早已獲得廣泛的應用，目前已應用在回收和處理工業廢水中的有毒物質方面。下面我為大家准備了離子交換的相關知識，歡迎閱讀。

1離子交換的基本原理

水處理中主要採用離子交換樹脂和磺化煤用於離子交換。其中離子交換樹脂應用廣泛，種類多，而磺化煤為兼有強酸型和弱酸型交換基團的陽離子交換劑。 離子交換樹脂按結構特徵，分為：凝膠型、大孔型和等孔型; 按樹脂母體種類，分為：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;按其交換基團性質，分為：強酸型、弱酸型、強鹼型和弱鹼型。

⑴離子交換樹脂的構造

是由空間網狀結構骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團所構成的不溶性高分子化合物。活性基團遇水電離，分成兩部 分：固定部分，仍與骨架牢固結合，不能自由移動，構成所謂固定離子，活動部分，能在一定范圍內自由移動，並與其周圍溶液中的其他同性離子進行交換反應，稱為可交換離子。

⑵基本性能

①外觀

呈透明或半透明球形，顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等，

②交聯度

指交聯劑占樹脂原料總重量的百分數。對樹脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機械強度等有決定性影響，一般水處理 中樹脂的交聯度為7%～10%。

③含水率

指每克濕樹脂所含水分的百分率，一般為50%，交聯度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶脹性

指干樹脂用水浸泡而體積變大的現象。一般來說，交聯度越小，活性基團越容易電離，可交換離子的水合離子半徑越大，則溶脹度越大;樹脂周圍溶液電解質濃度越高，樹脂溶脹率就越小。

在生產中應盡量保證離子交換器有長的工作周期，減少再生次數，以延長樹脂的使用壽命。

⑤密度

分為干真密度、濕真密度和濕視密度

⑥交換容量

是樹脂最重要的性能，是設計離子交換過程裝置時所必須的數據，定量地表示樹脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容 量。

⑦有效PH范圍

由於樹脂的交換基團分為強酸強鹼和弱酸弱鹼，所以水的PH值對其電離會產生影響，影響其工作交換容量。弱鹼只能在酸性溶液中以及弱酸在鹼性溶液中有較高的交換能力。

⑧選擇性

即離子交換樹脂對水中某種離子能優先交換的性能。除與樹脂類型有關外，還與水中濕度和離子濃度有關。

⑨離子交換平衡

離子交換反應是可逆反應，服從質量作用定律和當量定律。經過一定時間，離子交換體系中固態的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應達到平衡，其平衡常數也稱為離子交換選擇系數。降低反應生成物的濃度有利於交換反應的進行。

⑩離子交換速率

主要受離子交換過程中離子擴散過程的影響。

其他性能：如溶解性、機械強度和耐冷熱性等。離子交換樹脂理論上不溶於水，機械強度用年損耗百分數表示，一般要求小於3%～ 7%/年。另外，溫度對樹脂機械強度和交換能力有影響。溫度低則樹脂的機械強度下降，陽離子比陰離子耐熱性能好，鹽型比酸鹼型耐熱 好。

⑶樹脂層離子交換過程

以離子交換柱中裝填鈉型樹脂，從上而下通以含有一定濃度鈣離子的硬水為例，以交換柱的深度為橫坐標，以樹脂的飽和度為縱坐標，可繪得某一時刻的飽和度曲線。就整個交換過程而言，樹脂層的變化可分為三個階段。

2離子交換裝置運行方式

離子交換裝置按運行方式不同，分為固定床和連續床

⑴固定床的構造與壓力濾罐相似，是離子交換裝置中最基本的也是最常用的一種型式，其特點是交換與再生兩個過程均在交換器中進行，根據交換器內裝填樹脂種類及交換時樹脂在交換器中的位置的不同，可分為單層床、雙層床和混合床。單層床是在離子交換器中只裝填一種樹脂，如果裝填的是陽樹脂，稱為陽床;如果裝填的是陰樹脂，稱為陰床。雙層床是離子交換器內按比例裝填強、弱兩種同性樹脂，由於強、弱兩種樹脂密度的不同，密度小的弱型樹脂在上，密度大的強型樹脂在下，在交換器內形成上下兩層。

混合床則是在交換器內均勻混雜的裝填陰、陽兩種樹脂，由於陰、陽樹脂混雜，因此原水流經樹脂層時，陰、陽兩種離子同時被樹 脂所吸附，其產物氫離子和氫氧根離子又因反應生成水而得以降低，有利於交換反應進行的'徹底，使得出水水質大大提高。但其缺點是 再生的陰、陽樹脂很難徹底分層。於是又發明了三層混床新技術，保證在反洗時將陰、陽樹脂分隔開來。 根據固定床原水與再生液的流動方向，又分為兩種形式，原水與再生液分別從上而下以同一方向流經離子交換器的，稱為順流再生 固定床，原水與再生液流向相反的，稱為逆流再生固定床。順流再生固定床的構造簡單，運行方便，但存在幾個缺點：在通常生產條件下，即使再生劑單位耗量二至三倍於理論值，再生效果 也不太理想;樹脂層上部再生程度高，而下部再生程度差;工作期間，原水中被去除的離子首先被上層樹脂所吸附，置換出來的反離子 隨水流流經底層時，與未再生好的樹脂起逆交換反應，上一周期再生時未被洗脫出來的被去除的離子，作為泄漏離子出現在本周期的出水中，所以出水剩餘被去除的離子較大;而到了了工作後期，由於樹脂層下半部原先再生不好，交換能力低，難以吸附原水中所有被去除的離子，出水提前超出規定，導致交換器過早地失效，降低了工作效率。因此，順流再生固定床只選用於設備出水較小，原水被去除的離子和含鹽量較低的場合。逆流再固定床的再生有兩種操作方式：一是水流向下流的方式，一是水流向上流的方式，逆流再生可以彌補順流再生的缺點，而且出水質量顯著提高，原水水質適用范圍擴大，對於硬度較高的水，仍能保證出水水質，所以目前採用該法較多。總起來說，固定床有出水水質好等優點，但固定床離子交換器存在三個缺點：一是樹脂交換容量利用率低，二是在同設備中進行產水和再生工序，生產不連續，三是樹脂中的樹脂交換能力使用不均勻，上層的飽和程度高，下層的低。為克服固定床的缺點，開發出了連續式離子交換設備，即連續床。

⑵連續床又分為移動床和流動床

移動床的特點是樹脂顆粒不是固定在交換器內，而是處於一種連續的循環運動過程中，樹脂用量可減少三分之一至二分之一，設備單位容積的處理水量還可得到提高，如雙塔移動床系統和三塔移動床系統。 流動床是運行完全連續的離子交換系統，但其操作管理復雜，廢水處理中較少應用。

3離子交換工藝的設計

⑴進水預處理

廢水成分復雜，應進行預處理，目的是保障反應器中離子交換樹脂交換容量充分得以發揮，並有效延長使用壽命。預處理的對象包括進水的水溫、PH值、懸浮物、油類、有機物、引起樹脂中毒的高價離子和氧化劑等。

⑵樹脂的選用

選擇樹脂時應考慮交換容量、進水水質和離子交換器的運行方式等，選擇合適的樹脂。

例如考慮進水水質時，對於只需去除進水中吸附交換能力較強的陽離子，可選用弱酸型樹脂，若需去除的陽離子的吸附交換能力較弱，只能選用強酸型陽離子樹脂。考慮離子交換器的運行方式時，移動床和流動床要選用耐磨、高機械強度的樹脂。對於混床，要選用濕真密度相差較大的陰、陽樹脂。另外，不同樹脂的交換容量有差異，而同一種樹脂的交換容量還受所處理廢水的懸浮物、油類、高價金屬離子等影響。

⑶掌握工藝設計參數

4離子交換法在水處理中的應用

離子交換法目前廢水處理中得到了廣泛應用，例如

⑴用於含鉻廢水的處理

對於廢水，經預處理後，可用陽樹脂去除三價鉻和其他陽離子，用陽樹脂去除六價鉻，並可回收鉻酸，實現廢水在生產中的循環使 用。

⑵含鋅廢水的處理

化纖廠紡絲車間的酸性廢水主要含有硫酸鋅、硫酸和硫酸鈉等，用鈉離子型陽樹脂交換其中的鋅離子，用芒硝再生失效的樹脂，即可得到硫酸鋅的濃縮液。

⑶電鍍含氰廢水的處理

陰樹脂對絡合氰(即氰與金屬離子的絡合物)的結合力大，所以利用陰離子交換樹脂能消除氰化物以及重金屬離子的污染，並將其回收利用。

⑷有機廢水的處理

如洗滌煙草的過程中產生的含有煙鹼的廢水，可以用陽樹脂回收後作為殺蟲劑。

⑸用於水的軟化處理

例如利用鈉離子交換軟化法可以去除水中的硬度。

⑹水的除鹽

分復床除鹽和混合床除鹽等系統。

復床是指陽、離子交換器串聯使用，常用的系統有強酸-脫氣-強鹼系統，強酸-弱鹼-脫氣系統以及強酸-脫氣-弱鹼-強鹼系統等。 混合床除鹽具有水質穩定、間斷運行影響小、失效終點分明等特點。

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Ⅱ 樹脂的粒度和有效粒徑，均一系數，濕視密度，濕真密度，含水量，全交換容量，體積交換容量各代表什麼意思

樹脂的粒度和有效粒徑，均一系數，濕視密度，濕真密度，含水量，全交換容量回，體積交換容量答這些都是樹脂的技術參數，通過這些參數，可以計算處理多少水需要用多少樹脂，能達到的出水要求等。下面介紹其中幾種參數指標的含義：

有效粒徑

篩分樹脂時，10%體積的樹脂顆粒通過，而90%體積的樹脂顆粒保留的篩孔直徑。

離子交換容量

離子交換樹脂進行離子交換反應的性能，即每克干樹脂或每毫升濕樹脂所能交換的離子的毫克當量數，meq/g（干）或 meq/mL（濕）。

含水量

離子交換樹脂中含有水分的比例。

均一系數

能通過60%體積樹脂的篩孔直徑與能通過10%體積的樹脂的篩孔直徑之比。

Ⅲ 測定強酸陽離子樹脂的交換容量為何用強鹼NaOH測定

市售陽離子交換樹脂結構為R-Na
使用時需要處理會變為R-H
容量測定時用NaSo4
樹脂變為R-Na
所消耗掉NaSo4的物質的量就是單位質量/體積陽離子交換樹脂結構為R-Na交換量
收集經過樹脂柱的NaSo4，用已知濃度NaOH滴定就知道被交換掉的NaSo4物質的量了。

Ⅳ 離子交換樹脂的指標所代表具體含義是什麼

(東營市禾成化學科技有限公司的離子交換樹脂 ）
離子交換樹脂是高分子化合物，所以它們的結構和性能因製造工藝的不同而不同，為此，對於商品離子交換樹脂的性能，必須用一系列指標加以說明。
同一類型的離子交換樹脂，其交聯劑加入量的多少，對產品的物理化學性能有很大的影響，一般加交聯劑多（即交聯度大）的樹脂，由於許多苯乙烯鏈都被交聯成網狀，所以其產品有網孔小、機械強度大和穩定性較好等特點，其特點是交換容量較小。
一、物理性能
1、外觀
⑴ 顏色。離子交換樹脂是一種透明或半透明的物質，依其組成的不同，呈現的顏色也各異，苯乙烯系均呈黃色，其他也有黑色及赤褐色的。樹脂的顏色稍深。樹脂在使用中，由於可交換離子的轉換或受雜質的污染等原因，其顏色會發生變化，但這種變化不能確切表明它發生了什麼改變，所以只可以作為參考。
⑵ 形狀。離子交換樹脂一般均呈球形。樹脂呈球狀顆粒數占顆粒總數的百分率，稱為圓球率。對於交換柱水處理工藝來說，圓球率愈大愈好，它一般應達90%以上。
樹脂圓球率的測定方法，是先將樹脂在60℃烘乾、稱重，然後慢慢倒在傾斜10°的玻璃上端，讓樹脂分散地向下自由滾動，將滾動下來的樹脂再稱重，後者與前者比值的百分數即為圓球率。
2、粒度
樹脂顆粒的大小對水處理的工藝過程有較大的影響。顆粒大，交換速度就慢；顆粒小，水通過樹脂層的壓力損失就大。如果各個顆粒的大小相差很大，則對水處理的工藝過程是不利的。這首先是因為小顆粒堵塞了大顆粒間的孔隙，水流不勻和阻力增大；其次，在反洗時流速過大會沖走小顆粒樹脂，而流速過小，又不能松動大顆粒。用於水處理的樹脂顆粒粒徑一般為0.3～1.2mm。樹脂粒度的表示法和過濾介質的粒度一樣，可以用有效粒徑和不勻系數表示。
3、密度
離子交換樹脂的密度是水處理工藝中的實用數據。例如在估算設備中樹脂的裝載量，需要知道它的密度。離子交換樹脂的密度有以下幾種表示法。
（1）干真密度。干真密度即在乾燥狀態下樹脂本身的密度：

干真密度 ＝ g/mL
此值一般為1.6左右,在實用意義不大,常用在研究樹脂性能方面。
(2）濕真密度。濕真密度是指樹脂在水中經過充分膨脹後，樹脂顆粒的密度：

濕真密度 ＝ g/mL
（3）濕視密度.濕視密度是指樹脂在水中充分膨脹後的堆積密度:

濕視密度 ＝ g/mL
濕視密度用來計算交換器中裝載樹脂時所需濕樹脂的質量,此值一般在0.60～0.85之間。陰樹脂較輕，偏於下限；陽樹脂較重，偏於上限。
4、含水率
離子交換樹脂的含水率是指它在潮濕空氣中所保持的水量，它可以反映交聯度和網眼中的孔隙率。樹脂的含水率愈大，表示它的孔隙率愈大，並聯度愈小。
5、溶脹性
當將乾的離子交換樹脂浸入水中時,其體積常常要變大,這種現象稱為溶脹。
影響溶脹率大小的因素有以下幾種：
（1）溶劑。樹脂在極性溶劑中的溶脹性,通常比在非極性溶劑中強。
（2）交聯度。高交聯度樹脂的溶脹能力較低。
（3）活性基團。此基團愈易電離，樹脂的溶脹性愈強。
（4）交換容量。高交換容量離子交換樹脂的溶脹性要比低交換容量的強。
（5）溶液深度。溶液中電解質濃度愈大，由於樹脂內外溶液的滲透壓差減小，樹脂的溶脹率愈小。
（6）可交換離子的本質。可交換的水合離子半徑愈大，其溶脹率愈大，故對於強酸和強鹼性離子交換樹脂，溶脹率大小的次序為：
H＋＞Na＋＞NH4＋＞K＋＞Ag＋
OH－＞HCO3≈CO32-＞SO42-＞Cl-
一般，強酸性陽離子交換樹脂由Na轉變成H型，強鹼性陰離子交換樹脂由Cl型轉變成OH型，其體積均增加約5%。
由於離子交換樹脂具有這樣的性能，因而在其交換和再生的過程中會發生脹縮現象，多次的脹縮就容易促使樹脂顆粒碎裂。
6、耐磨性
交換樹脂顆粒在運行中，由於相互磨軋和脹縮作用，會發生碎裂現象，所以其耐磨性是一個影響其實用性能的指標。一般，其機械強度應能保證每年的樹脂耗損量不超過3%～7%。
7、 溶解性
離子交換樹脂是一種不溶於水的高分子化合物，但在產品中免不了會含有少量低聚物。因這些低聚物較易溶解，所以其應用的最初階段。這些物質會逐漸溶解。
離子交換樹脂在使用中，有時也會發生轉變成膠體漸漸溶入水中的現象，即所謂膠溶。促使膠溶的因素有：樹脂的交聯度小、電離能力大、離子的水合半徑大，有時還有受高溫或被氧化的影響。特別是強鹼性陰樹脂，它會因化學降解而產生膠溶現象。
所以在運行中要密切注意其運行條件：如離子交換樹脂處於蒸餾水中要比在鹽溶液中易膠溶，Na型比Ca型易膠溶。離子交換器備用後剛投入運行時，有時發生出水帶色的現象，就是膠溶的緣故。
8、 耐熱性
各種樹脂所能承受的溫度都有限度，超過此溫度，樹脂熱分解的現象就很嚴重。由於各種樹脂的耐熱性能不一，所以對每種樹脂能承受的最高溫度，應由鑒定試驗來確定。一般陽樹脂可耐100℃或更高的溫度；陰樹脂，強鹼性的約可耐60℃，弱鹼性的可耐80℃以上。通常，鹽型要比酸型或鹼型穩定。
9、 抗凍性
根據對各種樹脂在－20℃的抗凍性試驗，發現大孔型樹脂的搞凍性優於凝膠型樹脂，實際上冰對大孔型樹脂沒有影響。凝膠型陽樹脂的抗凍性不如陰樹脂。無論陰、陽樹脂，機械強度好的（磨後圓球率高），抗凍性能也好。進行濾干外部水分的001×7陽樹脂10周期（凍干24h，再完全解凍24h為1周期）的測定，發現磨後圓球率有所下降，裂球率提高，冰凍對浸在水中的001×7陽樹脂的磨後圓球率幾乎無影響；201×7陰樹脂不管濾干外部水分、還是浸在水中冰凍，磨後圓球率和裂球率均變化不大，表明陰樹脂韌性較強。
10、 耐輻射性能
在有核反應堆的企業中，所用離子交換劑的抗輻射性是很重要的。一般而論，無機離子交換劑的耐輻射性能較好，而樹脂均易降解，其中又以陰樹脂為嚴重。
11、導電性
乾燥的離子交換樹脂不導電，純水也不導電，但用純水潤濕的離子交換樹脂可以導電，所以這種導電屬於離子型導電。這種導電在離子交換膜及樹脂的催化作用上很重要。
二、化學性能

Ⅳ 在離子交換樹脂里有一個技術名稱。全交換容量(mmol/g)

離子交來換自樹脂交換容量是什麼？

交換容量指的是離子交換樹脂能夠交換的離子的數量，交換容量一般和離子交換樹脂內的活性基團數成正比，一般樹脂的再生交換容量是樹脂總共交換容量的50-90%左右（通常控制在70-80%）。單位為(mmol/g)。

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離子交換樹脂的交換容量：

1、總交換容量，表示每單位數量(重量或體積)樹脂能進行離子交換反應的化學基團的總量

2、工作交換容量，表明了該樹脂在特定條件下的離子交換的能力，這與樹脂的種類和總的交換容量的值，以及具體的工作條件等因素有關。

3、再生交換容量，表示在特定的再生劑量的條件下所取得的再生樹脂的交換容量，也明確地表明了樹脂中原有的化學基團的一個再生復原的程度。

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離子交換樹脂的密度：

離子交換樹脂的密度有兩種，一種是樹脂乾燥時的密度，被稱為真密度，另外一種是樹脂濕潤時的密度，被稱為視密度。樹脂的密度和樹脂的交聯度是息息相關的，交聯度高的樹脂密度一般也較高，而強酸性或強鹼性的樹脂要比弱酸性或弱鹼性樹脂的密度高一些。單位為(g/ml) 。

Ⅵ 在使用強鹼性陰離子交換樹脂時，請問交換樹脂的用量多少是怎麼計算確定

一般相應的樹脂參數中都有吸附量等，但是只是個參考，不能完全按照這個來用，因為還與你用於交換的東西有很大的關系的你可以先做個靜態吸附試驗來初步確定樹脂對你的物質的吸附量

Ⅶ 陰離子交換樹脂為什麼一般使用Cl型樹脂並用動態法測定總價換容量

OH型需乾燥，而陰離子交換樹脂遇熱易分解，會導致結果誤差大，所以一般用Cl型；且靜態法需酸鹼中和測定，其與Na2SO4作用時，生成NaCl，這一反應為可逆反應，所以宜用動態法。