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鍋爐軟化水樹脂（001X7強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹脂）

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鍋外離子交換軟化法，就是將水在進(jìn)入鍋爐之前，通過(guò)與離子交換樹脂進(jìn)行交換反應(yīng)，除去水中的離子態(tài)雜質(zhì)

詳細(xì)介紹

鍋外離子交換軟化法，就是將水在進(jìn)入鍋爐之前，通過(guò)與離子交換樹脂進(jìn)行交換反應(yīng)，除去水中的離子態(tài)雜質(zhì)。離子交換軟化法一般采用強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹脂，型號(hào)為001×7，舊型號(hào)為732。

球形的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯苯的共聚體為骨架組成的立體結(jié)構(gòu)，其空間被結(jié)合水所充滿。這種結(jié)構(gòu)類似排布錯(cuò)亂的蜂巢，在樹脂內(nèi)形成縱橫交錯(cuò)的“孔道”，離子交換基團(tuán)就分布在孔道的骨架上，水中的離子通過(guò)孔道到達(dá)交換位置進(jìn)行交換反應(yīng)，交換下來(lái)的離子由孔道擴(kuò)散到水中，從而完成了離子交換的全部過(guò)程。

樹脂顆粒的微觀結(jié)構(gòu)如右圖。離子交換樹脂在使用時(shí)，如何保持表面的清潔，孔道不被除數(shù)堵塞，離子在孔道內(nèi)移動(dòng)暢通等，對(duì)離子交換反應(yīng)速度是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。

離子交換樹脂的性質(zhì)

1、形狀

離子交換樹脂一般均呈球形狀。呈球狀顆粒的樹脂與樹脂總量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為圓球率。對(duì)于軟化水處理來(lái)說(shuō)，圓球率越大越好，一般應(yīng)達(dá)90%以上。

2、顏色

離子交換樹脂因其組成的成份、基團(tuán)和結(jié)構(gòu)等不同，而呈現(xiàn)出不同的顏色，苯乙烯樹脂大都呈黃色。

樹脂的本身顏色一般與其物理性能和化學(xué)性能并無(wú)大的關(guān)系。在使用中，因交換離子的轉(zhuǎn)換，樹脂顏色也會(huì)發(fā)生一些變化，這一般是正常現(xiàn)象。但如果樹脂受鐵離子或有機(jī)物等雜質(zhì)的污染，顏色明顯變深、變暗，就很可能會(huì)影響到樹脂的性能，尤其是交換容量會(huì)大大降低，在這種情況下，應(yīng)對(duì)樹脂進(jìn)行復(fù)蘇處理。

另外，雖然有時(shí)同一型號(hào)的樹脂，各批生產(chǎn)的顏色會(huì)略有不同，但同一批生產(chǎn)的樹脂顏色應(yīng)是均勻一致的。如果樹脂中明顯混雜有不同顏色的顆粒，則該樹脂的質(zhì)量就很難保證，購(gòu)買時(shí)應(yīng)注意鑒別。

3、粒度

離子交換樹脂的粒度是指樹脂以出廠時(shí)的活性基團(tuán)形式，在水中充分膨脹后的顆粒直徑。樹脂的粒度一般為0.3-1.2mm。

樹脂顆粒的大小，對(duì)離子交換水處理工藝有較大的影響。顆粒大，離子交換速度慢，樹脂交換容量?。活w粒小，水流通過(guò)樹脂層的壓力損失大，當(dāng)樹脂顆粒過(guò)小時(shí)，還會(huì)嚴(yán)重影響交換器的出水，且樹脂易跑失；如果顆粒大小相差很大，對(duì)交換器的運(yùn)行和再生也很不利，首先會(huì)造成水流分布不勻，阻力增大；其次在反洗時(shí)，若流速過(guò)大易沖走小顆粒樹脂，流速過(guò)小則不能松動(dòng)大顆粒樹脂。

4、含水量

由離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)可知，樹脂中孔道內(nèi)的自由水分和交換基團(tuán)上的結(jié)合水分構(gòu)成了樹脂水分，001×7樹脂的含水量占其質(zhì)量的一半，約為45-55%。

樹脂在使用中，如果發(fā)生鏈的斷裂、微孔結(jié)構(gòu)的變化，交換容量下降等現(xiàn)象，含水量也隨著起變化。因此，樹脂含水量的變化也反映出樹脂內(nèi)在的質(zhì)量變化。

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5、密度

樹脂的密度，根據(jù)含水情況可分為干密度和濕密度，干密度大，實(shí)用意義不大，所以不常用。

濕密度又有濕真密度和濕視密度之分。它的區(qū)別是，前者在計(jì)算樹脂的體積時(shí)樹脂顆粒之間的空隙不計(jì)入，叫真實(shí)體積；后者則包括孔隙所占的體積，叫堆積體積?？捎蓾褚暶芏扔?jì)算出樹脂的裝載量。

經(jīng)常應(yīng)用的是濕視密度，計(jì)算式為：

6、耐磨性

耐磨性是樹脂的一項(xiàng)重要指標(biāo)，耐磨性差，機(jī)械強(qiáng)度就低，在使用中破碎嚴(yán)重，損耗量大，樹脂層阻力大，嚴(yán)重的會(huì)影響設(shè)備的產(chǎn)水量。正常情況下樹脂每年破損率不超過(guò)5%。

7、溶脹性

將干燥的樹脂浸入水中時(shí)，其體積往往會(huì)變大。有時(shí)樹脂在失效時(shí)和再生后，體積也會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為樹脂的溶脹性。由于樹脂具有這樣的性能，因而在其交換和再生的過(guò)程中會(huì)發(fā)生脹縮現(xiàn)象，多次的脹縮會(huì)促使顆粒破碎。另外，干燥的樹脂如直接浸泡在水中，樹脂也會(huì)因一下子溶脹而碎裂，故干燥樹脂需先浸泡在飽和食鹽水中，讓其逐漸溶脹。

8、溶解性

樹脂是一種不溶于水的高分子化合物，但在產(chǎn)品中免不了會(huì)含有少量低聚合物。這些低聚合物較易溶解，因此新樹脂在使用初期，往往會(huì)因低聚合物逐漸溶解，而使出水帶有顏色。

樹脂在使用中，有時(shí)也會(huì)發(fā)生某些高分子轉(zhuǎn)變成膠體漸漸溶入水中的現(xiàn)象，Na型樹脂比Ca型易膠溶，所再生后備用的軟水器剛投入運(yùn)行時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生出水帶黃色的現(xiàn)象，就是樹脂發(fā)生膠溶的緣故。

9、交換容量

樹脂的交換容量是離子交換劑最重要的性能指標(biāo)，它是衡量樹脂可能交換離子數(shù)量多少的指標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用中，一般有以下兩種交換容量：

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，單位為mmol（一價(jià)基本單元物質(zhì)）/g（干樹脂）或mmol（一價(jià)基本

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單元物質(zhì)）/mL（濕樹脂）兩種。當(dāng)樹脂的結(jié)構(gòu)一定時(shí)，全交換容量基本上是一個(gè)常數(shù)，001×7陽(yáng)離子交換樹脂的全交換換容量規(guī)定≥4.5mmol/g。全交換容量?jī)H應(yīng)用在樹脂的試驗(yàn)研究上，而在實(shí)際使用時(shí)，常用工作交換容量。

工作交換容量：表示在工作條件下，單位體積樹脂所具有的離子交換量，單位為mmol（一價(jià)基本單元物質(zhì)）/mL（濕樹脂）或mol/L（濕樹脂）

兩種。樹脂的工作條件，包括原水的成分、雜質(zhì)濃度、溫度、流速、出水水質(zhì)要求、樹脂層高度、運(yùn)行方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)的合理性等。

工作交換容量受工作條件影響很大，所以數(shù)值不可能是一個(gè)常數(shù)，它的變化幅度很大。工作交換容量與全交換容量的關(guān)系不大，但與再生條件有直接關(guān)系。也就是說(shuō)，樹脂再生的好壞直接影響其工作交換容量的大小。

10、離子交換的選擇性

離子交換樹脂對(duì)水中各種離子的交換能力是不同的，有些離子容易與樹脂發(fā)生交換反應(yīng)，但交換后要將它們?cè)偕聛?lái)就比較困難；而另一些離子較難與樹脂發(fā)生交換反應(yīng)，但很容易從樹脂中再生下來(lái)，離子交換樹脂對(duì)不同離子的交換反應(yīng)難易程度不同的這種性質(zhì)，稱為離子交換的選擇性。

離子交換的選擇性與離子所帶電荷及水合離子半徑等有關(guān)，離子所帶電荷越多，水合離子半徑就越小，也就越容易與樹脂發(fā)生交換反應(yīng)。001×7樹脂離子交換的選擇性順序?yàn)椋篎e³⁺>Al³⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺>H⁺。從上面的選擇性順序可以看出鈉型離了交換樹脂（RNa）與水中的Ca²⁺、Mg²⁺很容易發(fā)生交換反應(yīng)，生成R₂Ca和R₂Mg，但要將它們?cè)偕聛?lái)就比較困難。

001×7強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹脂部分性能指標(biāo)

指標(biāo)名稱	指標(biāo)
指標(biāo)名稱	一級(jí)品	二級(jí)品
含水量（%）	45-55	45-55
質(zhì)量全交換容量mmol/g（干樹脂）	≥4.2	≥4.0
濕真相對(duì)密度（20℃）	1.23-1.28	1.23-1.28
濕視密度（g/ml）	0.75-0.85	0.75-0.85
耐磨率（%）	≥93.0	≥88.0
粒度0.3-1.2mm（%）	≥95	≥95

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二、離子交換樹脂的使用

離子交換樹脂雖然有很高的穩(wěn)定性，但是如果使用或貯存不當(dāng)，也易受到污染或破損，從而導(dǎo)致其交換容量下降甚至喪失。

1、樹脂使用前處理

新樹脂在使用之前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，其目的是：洗去樹脂表面的可溶性雜質(zhì)及樹脂在制造過(guò)程中所夾雜的金屬離子，并使樹脂轉(zhuǎn)型成所需的形式。樹脂經(jīng)適當(dāng)?shù)念A(yù)處理不僅可提高其穩(wěn)定性，而且還可以起到活化樹脂、提高工作交換容量和出水質(zhì)量的作用。

新樹脂在預(yù)處理前，應(yīng)先用水使樹脂充分膨脹，但如果樹脂在運(yùn)輸或貯存過(guò)程中脫了水，則不可將干樹脂直接浸入水中，以防樹脂因急劇膨脹而破裂。對(duì)于已脫水的樹脂，須先放在20-24%的食鹽水中浸泡一定時(shí)間，然后逐漸用水稀釋，使樹脂緩慢地膨脹到體積。

鈉離子交換樹脂在使用前用10-15%的食鹽水浸泡18-20小時(shí)，然后用水清洗至出水合格，便可投入運(yùn)行。

2、樹脂使用中應(yīng)注意的問(wèn)題

要盡量避免或減少樹脂的磨損，并防止樹脂交替地風(fēng)干和濕潤(rùn)、冷凍和過(guò)熱等，保持樹脂的強(qiáng)度。

要盡量避免或減少對(duì)樹脂的污染，如懸浮物、有機(jī)物、鐵離子、游離氯等雜質(zhì)的污染，保持樹脂的穩(wěn)定性。

三、離子交換樹脂的貯存

樹脂的貯存要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、濕法貯存

樹脂如失水風(fēng)干會(huì)大大影響其強(qiáng)度和使用壽命，因此必須注意保持樹脂的水分。貯存時(shí)，可將樹脂浸泡在清水中或食鹽水中。如果是包裝未拆封的新樹脂，應(yīng)注意包裝的密封和完整，防止因包裝破損而使樹脂失水。

2、鹽型存放

軟水器如停用時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)將已使用過(guò)的鈉離子交換樹脂用10%的NaCl溶液轉(zhuǎn)成Na型。

3、防凍防熱

樹脂在貯存和運(yùn)輸過(guò)程中，溫度不宜過(guò)高或過(guò)低，一般不超過(guò)40℃，不得在0℃以下。所以樹脂不宜放在高溫設(shè)備附近，夏季不要放在陽(yáng)光直接照射的地方；冬季應(yīng)注意保溫，如無(wú)保溫條件，可將樹脂貯存

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在相應(yīng)濃度的食鹽水中，以免凍裂。NaCl溶液的冰點(diǎn)如下表。

NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）	5	10	15	20	23.5
冰點(diǎn)（℃）	-3.0	-7.0	-10.8	-16.3	-21.2

4、防止污染和發(fā)霉

新樹脂貯存時(shí)，應(yīng)避免和鐵容器、氧化劑、油類及有機(jī)溶劑等接觸，以防樹脂污染。軟水器如長(zhǎng)期停用時(shí)，為防止交換器內(nèi)壁及樹脂表面因微生物繁殖而長(zhǎng)青苔等藻類或發(fā)霉，應(yīng)定期更換交換器內(nèi)的清水，尤其是在溫度較高的條件下，更應(yīng)注意。必要時(shí)可用滅菌處理:可用1-2%的過(guò)乙酸或0.5-1%甲醛滅菌溶液浸泡數(shù)小時(shí)，然后用水沖洗至不含滅菌劑為止。

此外，樹脂在貯存時(shí)還應(yīng)防止重物的擠壓，以免破碎。

001×7是在交聯(lián)為7%的苯乙烯—二乙烯苯共聚體上帶有磺酸基（—SO3H）的陽(yáng)離子交換樹脂。主要用于硬水軟化和純水制備，也用于濕法冶金、制糖、制藥、味精行業(yè)，以及作為催化劑和脫水劑。

二、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB13659–1992 DL/T519–2004 SH2605.01–2003

三、理化性能指標(biāo)：

指標(biāo) 名稱	指標(biāo)
外觀	棕黃至棕褐色球狀顆粒
出廠型式	鈉型
含水量 %	45.00～50.00
質(zhì)量全交換容量 mmol/g	≥4.50
體積全交換容量 mmol/ml	≥1.90
濕視密度 g/ml	0.77～0.87
濕真密度 g/ml	1.250～1.290
范圍粒度 %	（0.315mm～1.250mm）≥95.0
下限粒度 %	(＜0.315mm)≤1.0
有效粒徑 mm	0.400～0.700
均一系數(shù)	≤ 1.60
磨后圓球率 %	≥ 90.00

四、使用時(shí)參考指標(biāo)：

指標(biāo) 名稱	參考值
pH 范圍	1～14
使用溫度鈉型 ℃	120
轉(zhuǎn)型膨脹率（Na+-H+） %	≤ 10
工作交換容量 mmol/L	≥ 1200
運(yùn) 行流速 m/h	15～30