阴阳离子交换树脂不断完善普及效率广
阴阳离子交换树脂主要用于食品、酿造业、饮用水、食品加工用水制备等行业,阴阳离子交换树脂的标准高于EEC所规定的要求,并且符合美国FDA条款中第21条D3.25部份。阴阳离子交换树脂具有较好的化学和物理稳定性,强度高、流出物低,因此尤其适用于上述行业中。阴阳离子交换树脂用于软化处理时运行效率由以下几个参数决定:
a) 所用再生剂的浓度和量;
b) 被处理水的总硬度和含量;
c)进水流经床层时的流速。
阴阳离子交换树脂在自来水的软化中要求低再生水平和较高的除硬度的效果,因为能被接受的水质是通过喷淋蒸汽系统运行而得到的(在该系统内,原水与被*软化的蒸汽掺混然后生产出自来水)。在酿造行业或食品加工用水制备中,出水水质要求硬度小于5ppm,这可以用每升树脂用70-80g的盐来获得。
阴阳离子交换树脂在常规操作条件下,硬度泄漏值通常低于进水总硬度的1%,而工作交换容量也不受影响,除非进水中Na+(或其之一价离子)离子含量过高,大于可交换阳离子总数的25%。压降与颗粒分布、床层深度、交换柱空隙率、流速及流体粘度有关。任何影响这些参数的因素都将影响压降。
阴阳离子交换树脂是具有网状立体结构的高分子多元酸或多元碱的聚合物。网状结构的骨架一般十分稳定,与酸、碱及某些有机溶剂和一般弱氧化剂都不起作用,对热也比较稳定。在其网状结构的骨架上有许多可电离、可被交换的基团,如磺酸基(-SOH)、羧基(-COOH)及季胺基 (-NROH)等,正由于这些基团的存在,才使树脂具有离子交换能力。
阴阳离子交换树脂的种类很多,常用的是聚苯乙烯型离子交换树脂阴阳离子交换树脂是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形网状结构,其中二乙烯苯是交联剂。经浓硫酸磺化后,即制得聚苯乙烯型磺酸基阳离子交换树脂。
如果用其它基团代替磺酸基,就可以得到一系列阳离子交换树脂。例如-COOH、-OH等。这些基团上的氢离子可被样品溶液中的阳离子交换。
阴阳离子交换树脂内含有一定量的水份,在运输及贮存过程中应尽量保持这部分水。如贮存过程中树脂脱了水,应先用浓食盐水(-10%)浸泡,再逐渐稀释,不得直接放于水中,以免阴阳离子交换树脂急剧膨胀而破碎。
在长期贮存中,强型树脂应转变成盐型,弱型树脂可转变成相应的氢型或游离碱型也可转为盐型,然后浸泡在洁净的水中。阴阳离子交换树脂在贮存或运输过程中,应保持在5-40°C的温度环境中,避免过冷或过热,影响质量。若冬季没有保温设备时,可将树脂贮存在食盐水中,食盐水的温度可根据气温而定。
阴阳离子交换树脂具有与阴阳离子交换树脂同样的有机骨架,只是在骨架上引入了可离解的碱性基团,如-NH、-NH、-NHR等。这类树脂若用NaOH溶液处理,则发生交换反应而转变为-OH型阴离子交换树脂。其反应如下:
R-N(CH)Cl + OH ====== R-N(CH)OH + C1
这些基团上的氢氧根离子可被样品溶液中的阴离子交换。
阴阳离子交换树脂分弱树脂和强树脂两大类。分子式H-R(当然也可以是Na-R型), H就是氢离子。树脂高度约0.8米到1.6米。当水从上向下,通过树脂层时,水中的阳离子与树脂的H离子发生交换,树脂zui上层是铁钙镁离子,接着是钾钠氨离子。
出水水质是酸性的,PH值一般小于3。当运行约一天左右时,出水开始出现钠离子,表示反应到了终点,阴阳离子交换树脂需要用酸(HCl)反洗,将钠钙离子再置换出来。