樹(shù)脂顆粒是否均勻以均勻系數(shù)表示。它是在測(cè)定樹(shù)脂的“有效粒徑”取累計(jì)留存量為40%粒子,相對(duì)應(yīng)的篩孔直徑與有效粒徑的比例。如一種樹(shù)脂(IR-120)的有效粒徑為0.4~0.6mm,它在20目篩、30目篩及40目篩上留存粒子分別為:18.3%、41.1%、及31.3%,則計(jì)算得均勻系數(shù)為2.0。
離子交換樹(shù)脂應(yīng)為不溶性物質(zhì)。但樹(shù)脂在合成過(guò)程中夾雜的聚合度較低的物質(zhì),及樹(shù)脂分解生成的物質(zhì),會(huì)在工作運(yùn)行時(shí)溶解出來(lái)。交聯(lián)度較低和含活性基團(tuán)多的樹(shù)脂,溶解傾向較大。
離子交換樹(shù)脂含有大量親水基團(tuán),與水接觸即吸水膨脹。當(dāng)樹(shù)脂中的離子變換時(shí),如陽(yáng)離子樹(shù)脂由H+轉(zhuǎn)為Na+,陰樹(shù)脂由Cl-轉(zhuǎn)為OH-,都因離子直徑增大而發(fā)生膨脹,增大樹(shù)脂的體積。通常,交聯(lián)度低的樹(shù)脂的膨脹度較大。在設(shè)計(jì)離子交換裝置時(shí),考慮樹(shù)脂的膨脹度,以適應(yīng)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)樹(shù)脂中的離子轉(zhuǎn)換發(fā)生的樹(shù)脂體積變化。
樹(shù)脂顆粒使用時(shí)有轉(zhuǎn)移、摩擦、膨脹和收縮等變化,長(zhǎng)期使用后會(huì)有少量損耗和破碎,故樹(shù)脂要有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性。通常,交聯(lián)度低的樹(shù)脂較易碎裂,但樹(shù)脂的耐用性更主要地決定于交聯(lián)結(jié)構(gòu)的均勻程度及其強(qiáng)度。如大孔樹(shù)脂,具有較高的交聯(lián)度者,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,能耐反復(fù)再生。
離子交換是一種可逆的化學(xué)反應(yīng),其中從溶液中除去溶解的離子并用相同或類(lèi)似電荷的其他離子替換。離子交換樹(shù)脂本身不是化學(xué)反應(yīng)物,而是促進(jìn)離子交換反應(yīng)的物理介質(zhì)。樹(shù)脂本身由形成烴網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)聚合物組成。整個(gè)聚合物基質(zhì)是離子交換位點(diǎn),其中帶正電離子(陽(yáng)離子)或帶負(fù)電離子(陰離子)的所謂“官能團(tuán)”固定在聚合物網(wǎng)絡(luò)上。這些官能團(tuán)容易吸引相反電荷的離子。
離子交換樹(shù)脂的幾何形狀,尺寸和結(jié)構(gòu)可以在不同類(lèi)型之間變化。大多數(shù)離子交換樹(shù)脂交換系統(tǒng)使用由微小的多孔微珠組成的樹(shù)脂床,盡管一些系統(tǒng)(例如用于電滲析的系統(tǒng))使用片狀網(wǎng)狀樹(shù)脂。離子交換樹(shù)脂珠通常是小的和球形的,半徑僅為0.25至1.25毫米。根據(jù)應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)計(jì),樹(shù)脂珠粒可具有均勻的粒度或高斯尺寸分布。大多數(shù)應(yīng)用使用凝膠樹(shù)脂珠,具有半透明的外觀,并提供高容量和化學(xué)效率。大孔樹(shù)脂由于其不透明的白色或黃色外觀而可識(shí)別,通常保留用于苛刻的條件,因?yàn)樗鼈兙哂邢鄬?duì)較高的穩(wěn)定性和耐化學(xué)性。