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指示劑變色樹脂進行離子交換反應的性能和再生問題
閱讀：247 發(fā)布時間：2024-11-22指示劑變色樹脂進行離子交換反應的性能和再生問題
變色數(shù)脂可以用來監(jiān)測陽床或陰床出水，在陽床或陰床臨近失效時及時指示失效點,，是在線監(jiān)測儀表直觀和有效的補充。具有穩(wěn)定可靠,、使用簡便,、不污染水質的優(yōu)點。
變色陽樹脂是一種帶有指示劑的陽離子交換樹脂,，出廠型為氫型,，通過變色陽樹脂的水如果含有Na+、K+,、Ca2+,、Mg2+、Fe2+等各種陽離子時,，即與樹脂攜帶的H+發(fā)生交換,，樹脂層開始失效，失效層顏色明顯改變,，指示水中有陽離子泄露,。H+型時為墨綠色，Na+型時為玫瑰紅色,，產品色差十分明顯,。同時還具有良好的交換容量和物理穩(wěn)定性。
變色陽樹脂一般用在火電廠凝結水,、除氧器,、省煤器、主蒸汽等H+電導儀前,，將水中帶入的游離氨除去,，并將所有的陽離子全部轉化為H+離子，避免了Ca2+,、Mg2+,、Na+泄漏進入凝結水而電導儀顯示值反倒降低的現(xiàn)象發(fā)生,。
變色陽樹脂與H+電導儀聯(lián)合使用，用于監(jiān)測凝汽器泄漏量是否超標,，決定凝結水是否需要處理,，監(jiān)測給水、蒸汽水質品質是否滿足標準要求,。是火力發(fā)電廠化學監(jiān)督重要和為倚重的化學表計,。
變色樹脂使用范圍：監(jiān)測和控制給水、凝結水和蒸汽的氫電導率,，是保證水汽質量,，控制火電廠水汽系統(tǒng)腐蝕結垢的重要手段之一。
由于水汽中氨的濃度,、取樣流速經常變化,，加上機組啟停等原因，難以判斷H型交換柱何時失效,。H型交換柱失效初期,，由于少量銨離子穿透，使氫電導率測量值偏低,；當H型交換柱失效,，大量銨離子透過，氫電導率測量值又偏高,。因此,，當交換柱失效后引起氫電導率變化時，難以及時判斷是水質惡化還是交換柱失效,。目前國外采取的解決辦法是采用變色陽離子交換樹脂,，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進行再生處理,，可以及時發(fā)現(xiàn)水質惡化問題并及時采取解決措施,。
變色樹脂使用方法：
新購買的變色樹脂是未處理的Na型樹脂，必須經過以下方式處理才可以使用：
（1）將新樹脂放入容器中,，以除鹽水清洗2～3遍,，至水清澈；如果樹脂變干,，則清洗前需要加入10NaCl溶液浸泡2小時,，以防止樹脂因急劇膨脹而破裂。
（2）將清洗干凈的樹脂裝入實際交換柱中,，以不少于10倍樹脂體積的5HCl再生液動態(tài)逆流再生（與交換柱運行水流方向相反）,，再生流速控制3m/h～5m/h，保證再生液與樹脂接觸時間不小于30min；
（3）再生液進完后以除鹽水按交換柱運行水流方向大流量沖洗交換柱（沖洗流速10m/h～20m/h）,，沖洗時間不低于12h,；
（4）再生完畢、清洗干凈的氫交換柱可裝入實際系統(tǒng)進行氫電導率的測定,。
（5）失效的變色樹脂氫型交換柱可直接進行再生處理,，再生步驟同(2)~(4)。
變色樹脂的儲存:需要長期儲存的樹脂,，應再生成氫型樹脂后儲存,。
指示劑變色樹脂進行離子交換反應的性能和再生問題
樹脂的交換能力
氫型陽離子交換樹脂在水中可解離出氫離子(H+)，當遇到金屬離子或其它陽離子,，就發(fā)生互相交換作用,，但交換后的樹脂，就不再是氫型樹脂了,。例如,，當水中的陽離子如鈣離子、鎂離子的濃度相當大時,，磺酸型的陽離子交換樹脂中的氫離子,，可和鈣、鎂離子進行交換,，而形成「鈣型」或「鎂型」的陽離子交換樹脂。
樹脂
如下式：2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(鈣型強酸性陽離子交換樹脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+2H+(鎂型強酸性陽離子交換樹脂) 氫型陽離子交換樹脂的交換能力與被交換的陽離子的價數(shù)有密切關系,。在常溫下,，低濃度水溶液中，交換能力隨離子價數(shù)增加而增加,，即價數(shù)越高的陽離子被交換的傾向越大,。此外，若價數(shù)相同,，離子半徑越大的陽離子被交換的傾向也越大,。如果離子交換樹脂是以自來水中經常出現(xiàn)陽離子列為參考對象，則氫型陽離子交換樹脂的交換能力順序可表示如下：
強酸性：Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+,。
弱酸性：H+>Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+,。
樹脂
由上述交換能力順序可知：強酸性與弱酸性陽離子交換樹脂的母體，對陽離子交換能力順序相同,，的差異是：兩者對H+的交換能力不同,，強酸性對氫離子的親和力弱，弱酸性對氫離子的親和力強,，這個特性可能會深深影響它們在水草缸的作用與功能,。雖然氫型弱酸性陽離子交換樹脂對氫離子的親合力強，但氫離子(H+)與氫氧離子(OH-)結合成水(H2O)的親合力更強,，所以在堿性水質中,，弱酸性陽離子交換樹脂中的H+會快速被OH-所消耗,，OH-主要來自KH硬度(HCO3-)的水解反應：HCO3-+H2O←→ H2CO3 +OH-、H+所遺留之「活性位置」再改由其它陽離子如Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+……等依序取代,，一直持續(xù)到HCO3-被消除為止(KH=0),。
樹脂
因此弱酸性陽離子交換樹脂的主要作用區(qū)間是在于pH=5~14的水質。由于HCO3-為暫時硬度的陰離子,，因此當HCO3-被消除后,，它的「當量陽離子」，如如鈣,、鎂等離子也同時被取代,，故能消除所有暫時硬度的「當量陽離子」。氫型強酸性陽離子交換樹脂對氫離子(H+)的親合力弱,，使它在任何pH之下,，它都具有交換能力，因此可以除去GH硬度(暫時硬度及硬度),。