樹脂顆粒是否均勻以均勻系數(shù)表示。它是在測定樹脂的“有效粒徑”取累計留存量為40%粒子,相對應(yīng)的篩孔直徑與有效粒徑的比例。如一種樹脂(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%,則計算得均勻系數(shù)為2.0。
樹脂在干燥時的密度稱為真密度。濕樹脂每單位體積(連顆粒間空隙)的重量稱為視密度。樹脂的密度與它的交聯(lián)度和交換基團的性質(zhì)有關(guān)。通常,交聯(lián)度高的樹脂的密度較高,強酸性或強堿性樹脂的密度弱酸或弱堿性者,而大孔型樹脂的密度則較低。
離子交換樹脂含有大量親水基團,與水接觸即吸水膨脹。當樹脂中的離子變換時,如陽離子樹脂由H+轉(zhuǎn)為Na+,陰樹脂由Cl-轉(zhuǎn)為OH-,都因離子直徑增大而發(fā)生膨脹,增大樹脂的體積。通常,交聯(lián)度低的樹脂的膨脹度較大。在設(shè)計離子交換裝置時,考慮樹脂的膨脹度,以適應(yīng)生產(chǎn)運行時樹脂中的離子轉(zhuǎn)換發(fā)生的樹脂體積變化。
樹脂顆粒使用時有轉(zhuǎn)移、摩擦、膨脹和收縮等變化,長期使用后會有少量損耗和破碎,故樹脂要有較高的機械強度和耐磨性。通常,交聯(lián)度低的樹脂較易碎裂,但樹脂的耐用性更主要地決定于交聯(lián)結(jié)構(gòu)的均勻程度及其強度。如大孔樹脂,具有較高的交聯(lián)度者,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,能耐反復(fù)再生。
樹脂的特點,其單元結(jié)構(gòu)主要由三部分組成:不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架、連接在骨架上的功能基和功能基團所帶的相反電荷的可交換離子。隨著離子交換技術(shù)的不斷發(fā)展,樹脂在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴大,越來越顯示出它的性,具有可深度凈化、、可再生性強等優(yōu)點。
有機物污染樹脂是水處理中存在的主要問題。隨著天然水的污染越來越嚴重,樹脂的污染給水處理帶來了很大的威脅。樹脂堿性越強,受到有機物污染的程度越嚴重,進水中有機物和強酸陰離子比值越大,對樹脂污染程度越大。
樹脂在水處理中的應(yīng)用:
1.可用于水質(zhì)軟化和脫鹽、制取軟化水、純水和超純水。
2.在廢水處理中,可除去廢水中的某些有害物質(zhì),回收有價值化學(xué)品、重金屬和稀有元素。
3.在化工、生物制藥等方面,能有效地進行分離、濃縮、提純等。
4.在食品行業(yè)中可以用于制糖、味精、酒的精制。
5.飲用水的過濾,去除鈣鎂離子,降低飲用水的硬度。
6.在有機合成中,離子交換樹脂可以作為催化劑,進行酯化、水解等反應(yīng)。
7.濕法冶金及其他離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。
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似電荷的其他離子替換。離子交換樹脂本身不是化學(xué)反應(yīng)物,而是促進離子交換反應(yīng)的物理介質(zhì)。樹脂本身由形成烴網(wǎng)絡(luò)的有機聚合物組成。整個聚合物基質(zhì)是離子交換位點,其中帶正電離子(陽離子)或帶負電離子(陰離子)的所謂“官能團”固定在聚合物網(wǎng)絡(luò)上。這些官能團容易吸引相反電荷的離子。
隨著時間的推移,污染物離子與離子交換樹脂中的所有可用交換位點結(jié)合。一旦樹脂耗盡,通過所謂的再生循環(huán)將其恢復(fù)以供進一步使用。在再生循環(huán)期間,通過施加濃縮的再生溶液基本上逆轉(zhuǎn)離子交換反應(yīng)。根據(jù)樹脂的類型和手頭的應(yīng)用,再生劑可以是鹽,酸或苛性堿溶液。隨著再生循環(huán)的進行,離子交換樹脂釋放污染物離子,將它們交換為再生溶液中存在的離子。污染物離子將作為再生劑流出物流的一部分離開樹脂系統(tǒng),并且需要被適當?shù)嘏懦觥?/p>