離子交換樹(shù)脂定義與分類(lèi)

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(shù)脂。通?？煞譃槠哳?lèi)：強酸型、強堿型、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：強酸型、強堿型。

離子交換樹(shù)脂的物理性能項目
 

主要物理性能項目有：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(shù)脂的交換速度、交換能力、壓力損失和反洗時(shí)樹(shù)脂層展開(kāi)高度等性能。粒徑太小，樹(shù)脂容易流失。適合的粒徑范圍（粒度）如：0.315~1.25毫米，在一般水處理設備中，有利于提高樹(shù)脂的使用效果。

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

含水量：數字的結構中，親水基團的水合水和交聯(lián)網(wǎng)孔中少量的游離水組成了樹(shù)脂的含水量。一般來(lái)說(shuō)，同一種樹(shù)脂中，交換基團少的，其水合水也少；交聯(lián)度高的，其水合水少。

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

耐熱性：樹(shù)脂在使用時(shí)一般不能超過(guò)它的工作溫度范圍，工作溫度過(guò)高會(huì )破壞樹(shù)脂的結構，工作溫度太低，交換能力大大下降。

膨脹性：一般來(lái)說(shuō)，濕樹(shù)脂的體積要大于干樹(shù)脂的體積。樹(shù)脂在轉型不同離子形態(tài)時(shí)，其體積也會(huì )發(fā)生變化。例如：732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，從鈉型轉成氫型，其體積增大約10%。所以，在設計使用設備的體積時(shí)，要考慮樹(shù)脂的膨脹性。

離子交換樹(shù)脂的化學(xué)工藝性能項目
 

全交換容量：全交換容量表示樹(shù)脂內離子交換基團全部發(fā)生交換反應時(shí)的交換容量。當用單位質(zhì)量的干樹(shù)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(shù)脂）；當用單位體積的濕樹(shù)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(shù)脂）。

工作交換容量：工作交換容量表示在樹(shù)脂工作條件運行下，單位體積濕樹(shù)脂交換反應到達終點(diǎn)指標時(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(shù)脂）或mol/L摩爾（一價(jià)基本單元物質(zhì)）/升（濕樹(shù)脂）。樹(shù)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）要求，樹(shù)脂層高，再生方式，運行方式和設備結構等。當其中任何一個(gè)工作條件變化，都會(huì )影響工作交換容量。所以，工作交換容量通常用作設計設備的參數或者比較新、舊樹(shù)脂的質(zhì)量。

恒量樹(shù)脂的交換能力，最終應該用體積交換容量來(lái)鑒別。因為，設備一經(jīng)安裝，其裝填樹(shù)脂的體積不會(huì )再發(fā)生變化，樹(shù)脂體積交換容量高，則設備交換能力強，反之亦然。

離子交換樹(shù)脂選擇性的規律
 

離子交換樹(shù)脂對不同離子其交換反應難易程度不同，這種性質(zhì)稱(chēng)為離子交換樹(shù)脂的選擇性。一般來(lái)說(shuō)，離子交換樹(shù)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，越容易發(fā)生交換反應。

強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的選擇順序：
 

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

弱酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的選擇順序：
 

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

強堿型陰離子交換樹(shù)脂的選擇順序：

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

弱堿型陰離子交換樹(shù)脂的選擇順序：
 

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