樹脂沉降速度是關(guān)于樹脂粒徑和樹脂密度的函數(shù),在陰、陽離子交換樹脂固有密度差異下,樹脂粒徑越均一,陰、陽離子交換樹脂才能更好的按照差異化速度同步下沉,快速的實(shí)現(xiàn)陰、陽離子交換樹脂間的分床,為后期樹脂的充分再生提供便利條件。
陽離子交換樹脂是一種聚合物,帶有相應(yīng)的功能基團(tuán)。一般情況下,常規(guī)的鈉離子交換樹脂帶有大量的鈉離子。當(dāng)水中的鈣鎂離子含量高時(shí),陽離子交換樹脂可以釋放出鈉離子,功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合,這樣水中的鈣鎂離子含量降低,水的硬度下降。硬水就變?yōu)檐浰?,這是軟化水設(shè)備的工作過程。
當(dāng)樹脂上的大量功能基團(tuán)與鈣鎂離子結(jié)合后,樹脂的軟化能力下降,可以用氫化納溶液流過樹脂,此時(shí)溶液中的鈉離子含量高,功能基團(tuán)會(huì)釋放出鈣鎂離子而與鈉離子結(jié)合,這樣樹脂就恢復(fù)了交換能力,這個(gè)過程叫作“再生”。陽離子交換樹脂的再生方式離子交換劑失效后通過再生來恢復(fù)離子交換能力,常用再生方式有順流再生與逆流再生。
再生用的藥品質(zhì)量對(duì)陽離子交換樹脂的再生效果有很大的影響,陰陽離子交換樹脂再生采用高純堿有利于對(duì)陰樹脂的再生。根據(jù)離子交換平衡原理,對(duì)工業(yè)堿與高純堿質(zhì)量的理論分析得出,采用高純堿再生時(shí),其陰床出水Cl一含量僅為工業(yè)堿再生時(shí)的1/46。實(shí)踐證明,采用高純堿再生時(shí),樹脂的再生度提高了約77%,樹脂的工作交換容量提高了約13%,同時(shí)設(shè)備的周期制水量提高了約16 %。表3-24為弱堿陰樹脂工作交換容量與進(jìn)水質(zhì)、堿液質(zhì)量的關(guān)系。
離子交換是可逆的,離子交換劑失效后理論上再生1 mol離子量需要再生劑的摩爾量稱為再生比耗(或稱再生水平),以純度再生劑表示。也可用實(shí)際再生劑的消耗量與理論需要量的比值來表示,如強(qiáng)堿陰樹脂需要純度NaOH的再生比耗為1.5,即實(shí)際再生lmol離子量需要的NaOH量1.5×40是60g(1molNaOH是40g),也可以說強(qiáng)堿陰樹脂需要純度NaOH的再生比耗(再生水平)為60g/mol。再生比耗與進(jìn)水水質(zhì)、樹脂質(zhì)量、再生方式等因數(shù)有關(guān)。陽離子交換樹脂再生,其再生劑量應(yīng)是設(shè)計(jì)再生劑量的1.5~2倍,逆流再生設(shè)備在大反洗后的再生劑量要增加10%-50%。
離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架(或基團(tuán))名稱、基本名稱組成??紫督Y(jié)構(gòu)分凝膠型和大孔型兩種,凡具有物理孔結(jié)構(gòu)的稱大孔型樹脂,在全名稱前加“大孔”。分類屬酸性的應(yīng)在名稱前加“陽”,分類屬堿性的,在名稱前加“陰”。如:大孔強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。
離子交換樹脂還可以根據(jù)其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學(xué)活性基團(tuán)的種類決定了樹脂的主要性質(zhì)和類別。區(qū)分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類,它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進(jìn)行離子交換。陽離子樹脂又分為強(qiáng)酸性和弱酸性兩類,陰離子樹脂又分為強(qiáng)堿性和弱堿性兩類 (或再分出中強(qiáng)酸和中強(qiáng)堿性類)。
樹脂在使用一段時(shí)間后,要進(jìn)行再生處理,即用化學(xué)藥品使離子交換反應(yīng)以相反方向進(jìn)行,使樹脂的官能基團(tuán)回復(fù)原來狀態(tài),以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強(qiáng)酸進(jìn)行再生處理,此時(shí)樹脂放出被吸附的陽離子,再與H+結(jié)合而恢復(fù)原來的組成。
樹脂的交聯(lián)度,即樹脂基體聚合時(shí)所用二乙烯苯的百分?jǐn)?shù),對(duì)樹脂的性質(zhì)有很大影響。通常,交聯(lián)度高的樹脂聚合得比較緊密,堅(jiān)牢而耐用,密度較高,內(nèi)部空隙較少,對(duì)離子的選擇性較強(qiáng);而交聯(lián)度低的樹脂孔隙較大,脫色能力較強(qiáng),反應(yīng)速度較快,但在工作時(shí)的膨脹性較大,機(jī)械強(qiáng)度稍低,比較脆而易碎。工業(yè)應(yīng)用的離子樹脂的交聯(lián)度一般不低于4%;用于脫色的樹脂的交聯(lián)度一般不8%;單純用于吸附無機(jī)離子的樹脂,其交聯(lián)度可較高。