衡量指示劑變色陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量指標(biāo)

變色數(shù)脂可以用來(lái)監(jiān)測(cè)陽(yáng)床或陰床出水，在陽(yáng)床或陰床臨近失效時(shí)及時(shí)指示失效點(diǎn)，是在線監(jiān)測(cè)儀表直觀和有效的補(bǔ)充。具有穩(wěn)定可靠、使用簡(jiǎn)便、不污染水質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。

變色陽(yáng)樹(shù)脂是一種帶有指示劑的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，出廠型為氫型，通過(guò)變色陽(yáng)樹(shù)脂的水如果含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等各種陽(yáng)離子時(shí)，即與樹(shù)脂攜帶的H+發(fā)生交換，樹(shù)脂層開(kāi)始失效，失效層顏色明顯改變，指示水中有陽(yáng)離子泄露。H+型時(shí)為墨綠色，Na+型時(shí)為玫瑰紅色，產(chǎn)品色差十分明顯。同時(shí)還具有良好的交換容量和物理穩(wěn)定性。

       變色陽(yáng)樹(shù)脂一般用在火電廠凝結(jié)水、除氧器、省煤器、主蒸汽等H+電導(dǎo)儀前，將水中帶入的游離氨除去，并將所有的陽(yáng)離子全部轉(zhuǎn)化為H+離子，避免了Ca2+、Mg2+、Na+泄漏進(jìn)入凝結(jié)水而電導(dǎo)儀顯示值反倒降低的現(xiàn)象發(fā)生。

   變色陽(yáng)樹(shù)脂與H+電導(dǎo)儀聯(lián)合使用，用于監(jiān)測(cè)凝汽器泄漏量是否超標(biāo)，決定凝結(jié)水是否需要處理，監(jiān)測(cè)給水、蒸汽水質(zhì)品質(zhì)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。是火力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督重要和為倚重的化學(xué)表計(jì)。

變色樹(shù)脂使用范圍：監(jiān)測(cè)和控制給水、凝結(jié)水和蒸汽的氫電導(dǎo)率，是保證水汽質(zhì)量，控制火電廠水汽系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢的重要手段之一。 

由于水汽中氨的濃度、取樣流速經(jīng)常變化，加上機(jī)組啟停等原因，難以判斷H型交換柱何時(shí)失效。H型交換柱失效初期，由于少量銨離子穿透，使氫電導(dǎo)率測(cè)量值偏低；當(dāng)H型交換柱失效，大量銨離子透過(guò)，氫電導(dǎo)率測(cè)量值又偏高。因此，當(dāng)交換柱失效后引起氫電導(dǎo)率變化時(shí)，難以及時(shí)判斷是水質(zhì)惡化還是交換柱失效。目前國(guó)外采取的解決辦法是采用變色陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，失效層與未失效層顏色不同，可以在H型交換柱失效前及時(shí)進(jìn)行再生處理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)惡化問(wèn)題并及時(shí)采取解決措施。 

變色樹(shù)脂使用方法： 

新購(gòu)買(mǎi)的變色樹(shù)脂是未處理的Na型樹(shù)脂，必須經(jīng)過(guò)以下方式處理才可以使用： 

（1）將新樹(shù)脂放入容器中，以除鹽水清洗2～3遍，至水清澈；如果樹(shù)脂變干，則清洗前需要加入10NaCl溶液浸泡2小時(shí)，以防止樹(shù)脂因急劇膨脹而破裂。 

（2）將清洗干凈的樹(shù)脂裝入實(shí)際交換柱中，以不少于10倍樹(shù)脂體積的5HCl再生液動(dòng)態(tài)逆流再生（與交換柱運(yùn)行水流方向相反），再生流速控制3m/h～5m/h，保證再生液與樹(shù)脂接觸時(shí)間不小于30min； 

（3）再生液進(jìn)完后以除鹽水按交換柱運(yùn)行水流方向大流量沖洗交換柱（沖洗流速10m/h～20m/h），沖洗時(shí)間不低于12h； 

（4）再生完畢、清洗干凈的氫交換柱可裝入實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行氫電導(dǎo)率的測(cè)定。 

（5）失效的變色樹(shù)脂氫型交換柱可直接進(jìn)行再生處理，再生步驟同(2)~(4)。 

變色樹(shù)脂的儲(chǔ)存:需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存的樹(shù)脂，應(yīng)再生成氫型樹(shù)脂后儲(chǔ)存。 

衡量指示劑變色陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的質(zhì)量指標(biāo)離子交換樹(shù)脂的性能質(zhì)量對(duì)水處理效率、再生周期及再生劑的消耗量有很大影響，一般可依據(jù)以下幾項(xiàng)指標(biāo)，衡量離子交樹(shù)脂的性能質(zhì)量。

　　1、樹(shù)脂的選擇性與選擇系數(shù)樹(shù)脂對(duì)不同的離子具有不同的親和能力，對(duì)親和能力強(qiáng)的離子優(yōu)先選擇，和它結(jié)合力強(qiáng)使之不易泄。但由于結(jié)合牢固，再生時(shí)，該離子置換下來(lái)就很困難。樹(shù)脂對(duì)離子親和能力的差異，取決于兩個(gè)方面：一是樹(shù)脂自身的性能，尤其是自身的交聯(lián)度。交聯(lián)度越大，對(duì)離子的選擇性就越大，其親和能力就越強(qiáng)。反之，就越弱。二是與溶液中離子的性質(zhì)、組分和濃度有關(guān)。在常溫和低濃度溶液中，各種樹(shù)脂對(duì)不同離子的選擇性大致有如下規(guī)律。

離子交換樹(shù)脂

　　①?gòu)?qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂這種樹(shù)脂對(duì)溶液中價(jià)數(shù)越高的離子，親和能力越強(qiáng)。在同價(jià)數(shù)離子中，原子序數(shù)越大，親和能力就越強(qiáng)，其選擇性順序如下：Fe+>Co+>Al+>Ca+>Mg+>Ag+>K+>Na+>Li+。

　　②弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂這種樹(shù)脂對(duì)氫離子選擇能力特別強(qiáng)，對(duì)多價(jià)離子的選擇能力也優(yōu)于低價(jià)離子，其選擇性順序如下：H+>Fe+>Al+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+。

　　③強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂一般而言，強(qiáng)堿陰樹(shù)脂的選擇性是隨溶液中陰離子的價(jià)數(shù)增加而增大，其親和能力規(guī)律如下：cr2O->sOi->CrO>NOf>cl->OH->F->HcOf。

　　④弱堿陰離子交換樹(shù)脂弱堿陰樹(shù)脂對(duì)離子的選擇規(guī)律，取決于溶液中的離子價(jià)態(tài)、水合離子半徑和離子結(jié)構(gòu)。但弱堿陰樹(shù)脂對(duì)OH一具有更強(qiáng)的選擇性。弱堿陰樹(shù)脂對(duì)離子的選擇順序如下：OH->cr2O；->soi->NOf>cl->tC。離子的選擇性除與其本身及樹(shù)脂有關(guān)外，還與溫度、濃度及pH值等因素有關(guān)。上述樹(shù)脂的選擇規(guī)律，只適于低濃度的水溶液中。在高濃度水溶液中(一般離子濃度在3mol/L以上)，情況就比較復(fù)雜，甚至?xí)霈F(xiàn)相反的選擇順序。樹(shù)脂的再生就是利用高濃度的酸、堿、鹽來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

離子交換樹(shù)脂

　　2、含水率。由于離子交換樹(shù)脂的親水性，因此它總含有一定數(shù)量的水化水(或稱(chēng)化合水分)，稱(chēng)為含水率。含水率通常以克濕樹(shù)脂(去除表面水分后)所含水分百分?jǐn)?shù)來(lái)表示(一般在5左右)，也可折算成相當(dāng)于?克干樹(shù)脂的百分?jǐn)?shù)表示。

　　3、密度。樹(shù)脂密度是設(shè)計(jì)交換柱、確定反沖洗強(qiáng)度的重要指標(biāo)，也是影響樹(shù)脂分層的主要因素。樹(shù)脂密度分為干密度和濕密度。干密度是在溫度105℃真空干燥后的密度。濕密度又分為濕真密度和濕視密度。

　　①濕真密度。指樹(shù)脂在水中充分膨脹后的質(zhì)量與真體積(不包括顆粒孔隙體積)之比(g/mL)，一般為1.04～1.30g/mL。不同類(lèi)型樹(shù)脂，濕真密度不同。即使同一類(lèi)型的陽(yáng)樹(shù)脂或陰樹(shù)脂，由于所含交換離子種類(lèi)不同，濕真密度大小也不相同。其大小順序

　　如下：陽(yáng)樹(shù)脂R—H<r—nh4<r—ca<r—na< p="">與陰樹(shù)脂R—OH<r—cl<r—c03<r—s04< p="">。

　　②濕視密度濕視密度又稱(chēng)堆積密度，是指樹(shù)脂在水中充分溶脹后，單λ體積樹(shù)脂所具有的質(zhì)量，該值一般為0.60～0.85g/mI，。濕視密度可用來(lái)計(jì)算離子交換柱內(nèi)填充樹(shù)脂的所需量。

離子交換樹(shù)脂

　　4、離子交換容量 離子交換容量是定量表示樹(shù)脂交換能力的指標(biāo)，可用質(zhì)量法和容量法表示。質(zhì)量法是指單λ質(zhì)量的干樹(shù)脂中離子交換基團(tuán)數(shù)量，用mmol/g干樹(shù)脂或mol/g干樹(shù)脂來(lái)表示;容積法是指單λ體積的濕樹(shù)脂中離子交換基團(tuán)的數(shù)量，用mol/L濕樹(shù)脂或mol/m3濕樹(shù)脂表示。由于樹(shù)脂一般在濕態(tài)下使用，因此常用的是容積法。在樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中，交換功能基越多，可交換的離子就越多，交換容量就越大。交換容量在不同條件下具有不同的表達(dá)形式，其數(shù)值也不相同。全交換容量，是指?單λ量的樹(shù)脂(g或L，在105℃干燥至質(zhì)量恒定)能夠交換的離子總量。工作交換容量，是指在某一的工作條件下，樹(shù)脂實(shí)際上所能表現(xiàn)出來(lái)的離子交換的總量，工作交換容量一般小于全交換容量。由于運(yùn)行條件不同，測(cè)得的工作交換容量也就不同。影響工作交換容量的因素很多，例如水的離子濃度、交換終點(diǎn)的控制指標(biāo)、樹(shù)脂層高度、交換速度、樹(shù)脂粒度及交換基團(tuán)形式等。穿透交換容量，是指在使用中的離子交換柱出流液中，一出現(xiàn)要除去的某種離子時(shí)，樹(shù)脂所交換的離子數(shù)量。在純水的制備和廢水處理過(guò)程中，這是一項(xiàng)控制指標(biāo)。