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交换容量

离子交换树脂进行离子交换反应的性能，表现在它的“离子交换容量”，即每克干树脂或每毫升湿树脂所能交换的离子的毫克当量数，meq/g（干）或 meq/mL（湿）；当离子为一价时，毫克当量数即是毫克分子数（对二价或多价离子，前者为后者乘离子价数）。它又有“总交换容量”、“工作交换容量”和“再生交换容量”等三种表示方式。1、总交换容量，表示每单位数量（重量或体积)树脂能进行离子交换反应的化学基团的总量。离子交换树脂塔2、工作交换容量，表示树脂在某一定条件下的离子交换能力，它与树脂种类和总交换容量，以及具体工作条件如溶液的组成、流速、温度等因素有关。3、再生交换容量，表示在一定的再生剂量条件下所取得的再生树脂的交换容量，表明树脂中原有化学基团再生复原的程度。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、1中性或微酸性溶液中(如PH5～14)起作用。通常，再生交换容量为总交换容量的50～90%（一般控制70～80%），而工作交换容量为再生交换容量的30～90%（对再生树脂而言），后一比率亦称为树脂的利用率。在实际使用中，离子交换树脂的交换容量包括了吸附容量，但后者所占的比例因树脂结构不同而异。现仍未能分别进行计算，在具体设计中，需凭经验数据进行修正，并在实际运行时复核之。离子树脂交换容量的测定一般以无机离子进行。这些离子尺寸较小，能自由扩散到树脂体内，与它内部的全部交换基团起反应。而在实际应用时，溶液中常含有高分子有机物，它们的尺寸较大，难以进入树脂的显微孔中，因而实际的交换容量会低于用无机离子测出的数值。这种情况与树脂的类型、孔的结构尺寸及所处理的物质有关。

离子交换树脂故障的排查与方法

1、石英砂垫层乱层 交换器底部选用石英砂垫层时，因反洗操作不当或积污，会造成石英砂层结块；若反洗水从局部冲出则会造成石英砂垫层乱层。防止硫酸钙沉淀的措施，一是降低再生液硫酸的浓度，二是加快再生液流速。 石英砂垫层下面的穹型多孔板的中心，应不开孔，以避免底部进水流速过高冲乱石英砂层。如果穹型板是全部开孔的，可以在穹型多孔板下面加装挡板，但是，不可使用缝隙式喷水头或多孔式花篮，因为它们的出水流速太高，距穹型板又近，仍然会使水流集中于局部小孔喷出，冲乱石英砂层。 石英砂垫层应严格按照级配逐层铺垫，每层的厚度必须均匀。在装入树脂前，可以进行反洗试验，要求在流速达到40-60m/h时，石英砂垫层不乱层，不移动。

2、中间排液装置的损坏 逆流再生离子交换器的中排装置损坏是常见的故障。1、大孔吸附树脂简单再生的方法是用不同浓度的溶剂按极性从大到小剃度洗脱，再用2~3BV的稀酸、稀碱溶液浸泡洗脱，水洗至PH值中性即可使用。中排装置损坏的根本原因是，在树脂层中有气泡或干层的情况下，反洗进水流速过高，树脂层尚未散开，树脂的流动性差，夹在干树脂层中的中间排液装置被向上托起而造成的。在运行中因树脂干层收缩，也会造成中排支管的向下弯曲。 在阳床的运行中，树脂层内出现气泡是因为阳床用进口阀门调节流量，交换器在低压（0.1-0.2Mpa）下运行，经交换反应生成的碳酸变为游离的CO2析出，积聚在树脂层内。防止CO2析出的方法是保持交换器在0.4-0.6Mpa压力下运行。此外，如果水泵轴封漏气，也会使空气随水流进入交换器，积在树脂层中。特别应该指出的是设备长期停用或因阀门漏水造成树脂干层时，进水速度一定要缓慢（2-3m/h），使树脂层中的气泡能慢慢逸出，不得将干树脂层托起。 中间排液装置必须牢固地固定在的支架上，为防止中排装置的损坏，国外曾将支管从圆形改为椭圆形（或灯泡形状），以减缓反洗时造成的冲击。也可将母管露置在树脂层上部50mm处，其支管或水帽插入树脂层中需要的高度，以减少树脂层胀缩时对中排装置的冲击。 开始反洗时，流量应小，待树脂层内气泡被排出，树脂开始浮动后，再加大反洗流量。 中排装置应用不锈钢制成，加工制造及焊接应牢固可靠。 体内再生的混床，其中排装置的损坏也是常见的，高流速的混床更为严重。其防止措施与逆流再生交换器相同。

2) 预处理 工业生产的离子交换树脂常含有一些过剩溶剂、低聚物和其他杂质，必须除去，否则将影响交换效果和出水质量，因此新树脂必须进行预处理。树脂经预处理转成所需离子型还可以提高其稳定性，并能起到活化树脂的作用。

a) 阳树脂预处理：将树脂用水洗至流出清水后，用2-4%NaOH浸泡4-8 小时再用水洗至中性，再用5%盐酸浸泡4-8小时，用水洗至pH6，待用。

b) 阴树脂预处理：将树脂用水洗至流出清水后，用5%盐酸浸泡4-8小时 后，用水洗至pH6，再用2-4%NaOH浸泡4-8小时，用水洗至pH7-9，待用。

c) D301-Ⅲ、D301弱碱树脂预处理：将树脂用温水浸泡4-8小时，用水 洗至pH6，再用2-4%NaOH浸泡4-8小时，用水洗至中性，有可能进行二次处理，待用。

d) 对于医1药工业、食品工业所用树脂，请按特殊要求进行处理。

e) 用户可根据不同用途流程设计，将树脂转成所需的离子型。

3) 离子交换树脂的污染、与活化: 离子交换树脂在长期使用中易受悬浮物质、胶体物质、有机物、细1菌、藻类和铁、锰等的污染，使离子交换能力降低甚至失去。为防止悬浮物污堵，主要是加强对原水的预处理，以降低水中悬浮物含量。因此，需根据情况对树脂进行不定期的活化处理。活化方法可根据污染情况和条件而定，一般阳树脂在软化中易受Fe3+污染，可用盐酸浸泡后逐步稀释。阴树脂易受有机物污染，可用10%NaCl+2-5%NaOH混合溶液浸泡或淋洗。必要时可用1%双氧1水溶液浸泡数分钟，也可采用酸、碱交替处理法，漂白处理法，酒精处理法和各种灭菌法进行处理。

树脂的劣化

树脂的劣化主要是由于在树脂的使用过程中由于树脂的破碎、氧化不可逆膨胀或者是离子交换树脂的活性基轩的损失等因素造成交换树脂的部分不可逆失活或者永 1久性失活。此时，树脂颜色明显透明度增加，体积增大，树脂强度很快急骤下降，导致树脂破碎，但是树脂的交换容量初期并不降低。对于劣化引起的树脂失活，一般只有通过更换新的树脂来恢复系统的正常运行。由于使用或操作控制的不当会加快树脂劣化的速度。引起树脂交换性能降低的因素主要有几下几种，根据不同因素采取相应的方法对其进行处理使其恢复交换活性。