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氫型變色樹脂的詳細說明與公式原理
閱讀：277 發(fā)布時間：2024-9-7氫型變色樹脂的詳細說明與公式原理
變色數(shù)脂可以用來監(jiān)測陽床或陰床出水，在陽床或陰床臨近失效時及時指示失效點，是在線監(jiān)測儀表直觀和有效的補充。具有穩(wěn)定可靠、使用簡便、不污染水質的優(yōu)點。
變色陽樹脂是一種帶有指示劑的陽離子交換樹脂，出廠型為氫型，通過變色陽樹脂的水如果含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等各種陽離子時，即與樹脂攜帶的H+發(fā)生交換，樹脂層開始失效，失效層顏色明顯改變，指示水中有陽離子泄露。H+型時為墨綠色，Na+型時為玫瑰紅色，產品色差十分明顯。同時還具有良好的交換容量和物理穩(wěn)定性。
變色陽樹脂一般用在火電廠凝結水、除氧器、省煤器、主蒸汽等H+電導儀前，將水中帶入的游離氨除去，并將所有的陽離子全部轉化為H+離子，避免了Ca2+、Mg2+、Na+泄漏進入凝結水而電導儀顯示值反倒降低的現(xiàn)象發(fā)生。
變色陽樹脂與H+電導儀聯(lián)合使用，用于監(jiān)測凝汽器泄漏量是否超標，決定凝結水是否需要處理，監(jiān)測給水、蒸汽水質品質是否滿足標準要求。是火力發(fā)電廠化學監(jiān)督重要和為倚重的化學表計。
變色樹脂使用范圍：監(jiān)測和控制給水、凝結水和蒸汽的氫電導率，是保證水汽質量，控制火電廠水汽系統(tǒng)腐蝕結垢的重要手段之一。
由于水汽中氨的濃度、取樣流速經常變化，加上機組啟停等原因，難以判斷H型交換柱何時失效。H型交換柱失效初期，由于少量銨離子穿透，使氫電導率測量值偏低；當H型交換柱失效，大量銨離子透過，氫電導率測量值又偏高。因此，當交換柱失效后引起氫電導率變化時，難以及時判斷是水質惡化還是交換柱失效。目前國外采取的解決辦法是采用變色陽離子交換樹脂，失效層與未失效層顏色不同，可以在H型交換柱失效前及時進行再生處理，可以及時發(fā)現(xiàn)水質惡化問題并及時采取解決措施。
變色樹脂使用方法：
新購買的變色樹脂是未處理的Na型樹脂，必須經過以下方式處理才可以使用：
（1）將新樹脂放入容器中，以除鹽水清洗2～3遍，至水清澈；如果樹脂變干，則清洗前需要加入10NaCl溶液浸泡2小時，以防止樹脂因急劇膨脹而破裂。
（2）將清洗干凈的樹脂裝入實際交換柱中，以不少于10倍樹脂體積的5HCl再生液動態(tài)逆流再生（與交換柱運行水流方向相反），再生流速控制3m/h～5m/h，保證再生液與樹脂接觸時間不小于30min；
（3）再生液進完后以除鹽水按交換柱運行水流方向大流量沖洗交換柱（沖洗流速10m/h～20m/h），沖洗時間不低于12h；
（4）再生完畢、清洗干凈的氫交換柱可裝入實際系統(tǒng)進行氫電導率的測定。
（5）失效的變色樹脂氫型交換柱可直接進行再生處理，再生步驟同(2)~(4)。
變色樹脂的儲存:需要長期儲存的樹脂，應再生成氫型樹脂后儲存。
氫型變色樹脂的詳細說明與公式原理離子交換樹脂是一種合成的有機高分子聚合物，是一種疏松的具有多孔網(wǎng)狀結構的惰性固體，不溶于水，也不溶于電解質溶液。這種高聚物的主要特征是它帶有許多可以在溶液中電離的離子基團-官能團(例如磺酸基-SO3-H+，羧基-COO-H+，胺基R4N+X-等)，所以我們可以把離子交換樹脂看成一種高分子電解質。
離子交換樹脂
國產732強酸性陽離子交換樹脂是常見的苯乙烯苯磺酸樹脂，它是先由含有一個乙烯基的單體-苯乙烯和含有兩個乙烯基的單體-二乙烯苯通過加成聚合反應形成共聚體，然后由硫酸磺化，即在聚合體內引進磺酸基-SO3H，反應如下：這種離子交換樹脂，具有三維空間的網(wǎng)狀結構，在網(wǎng)狀的骨架之間具有一定大小的空隙(“網(wǎng)眼")，可以允許游離的離子自由運動，樹脂的可電離的離子基團均勻地分布在這個網(wǎng)狀的空間內。
如果將樹脂浸泡在水溶液中，這些官能團即開始電離，產生游離的離子在樹脂相內形成一種類似高分子電解質的“溶液"。此時，如果外來離子擴散進入樹脂相，置換了官能團中離解的離子，離子交換反應就發(fā)生了。例如帶有磺酸基官能團的陽離子交換樹脂中陽離子交換反應可以表示如下：
離子交換樹脂
R-SO3-H+M+R-SO3M+H+式中，M+代表介質溶液中的一價陽離子；R代表惰性有機網(wǎng)狀骨架。外來離子M+自溶液中擴散進入樹脂相與樹脂中的官能團(-SO3H)上的H+進行交換，于是M+吸附在樹脂上而H+就離開樹脂相進入溶液中，這就是所謂發(fā)生了離子交換，所以離子交換過程也可以看成是一個在樹脂上進行的吸附和解吸過程。
目前有機離子交換樹脂已發(fā)展到數(shù)百種，一般說來，制備的比較好的樹脂應基本是球形。用顯微鏡觀察可見到各種樹脂都有部分顆粒出現(xiàn)裂隙，但程度不同，有單個裂縫的球形顆粒不應超過30。盡管用于各種用途的有機離子交換樹脂種類繁多，但可以用不同的分類方法將其分類：根據(jù)樹脂所帶官能團的性質不同，可以分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類。陽離子交換樹脂所帶的活性基團都是一些酸性基團， 例如：磺酸基(-SO3-H+)，羧基(-COO-H+)和酚基(-O-H+)等，他們在水溶液中可以不同程度地解離出H+。
離子交換樹脂
這類樹脂又可按官能團解離出H+能力的強弱分為強酸性陽離子交換樹脂(如-SO3H型)和弱酸性陽離子交換樹脂(如-COOH，-OH型)。陰離子交換樹脂所帶的官能團都是一些堿性基團，它們在水溶液中可以不同程度地解離出可以被交換的陰離子。例如季胺R4NOH，叔胺R3NHOH等，這些基團在水溶液中可以和溶液中的陰離子發(fā)生離子交換反應：R4NOH+X-R4NX+OH-式中，X-代表外來的一價無機陰離子。根據(jù)樹臘中官能團的堿性強弱不同，又可分為強堿性陰離子交換樹脂(如含季胺基R4N+Cl-官能團)和弱堿性陰離子交換樹脂(如含叔胺及仲胺官能團)。