水处理后PH值升高的原因

水处理后PH值升高的原因 水处理后PH值升高的原因 钠型树脂在使用过程中会导致水质呈碱性的原因，主要是钠型树脂本身结构产生水解反应的问题，兹举最常见的磺酸钠活性基钠型树脂(R-SO3-Na)的操作反应如下: 软化反应:2R-SO3-Na ， Ca2+ ?(R-SO3-)2 Ca， 2 Na+ 水解反应:R-SO3-Na ， H2O ? R-SO3-H ， OH _， Na+(呈碱性的原因) 钠型阳离子交换树脂主要用于软化水质，可依其官能基种类不同，分成两类: (1)强酸性阳离子交换树脂，其官能基如磺酸钠(-SO3Na)。 (2)弱酸性阳离子交换树脂，其官能基如羧酸钠(-COO Na)。无论是强酸性软水树脂或弱酸性软水树脂，都可以用来软化水质，但是最大的问题是易导至水质硷化～但这并不示:钠型交换树脂不能使用～例如，在酸性水质中仍可以使用，在硷性水质中使用后，可用酸化剂中和其生产之硷度。 导致水质硷化的原因，有些人误以为是树脂母体释放出钠离子之故，事实上，钠离子绝不是导至水质硷化的原因～它没有这样的特性，例如，在水中加入食盐，将导致钠离子的升高，但pH几乎不变～那么其肇因为何,原来是由于树脂母体发生水解反应之故，其反应如下:强酸型:R-SO3Na ? R-SO3- ， Na+R-SO3-， H2O ? R-SO3H ， OH-(弱硷性)弱酸型:R-COONa ? R-COO- ， Na+R-COO- ， H2O ? R-COOH ， OH-(强硷性) 树脂再生所用的酸、碱必须达到一定的纯度，才能保证树脂达到一定的再生度。 目前，工业锅炉上用于降低给水硬度的阳离子交换树脂普遍存在着“铁中毒”现象，除去树脂中铁的操作称为“复苏”或“解毒”，实际生产中常用的复苏方法是用高浓度的盐酸浸泡树脂。 1.利用强阳树脂处理后测PH值反而升高，不一定就是钠型树脂，氢型树脂一样可能出现这种情况，那便是过量交换，即树脂彻底失效的时候(没法降低硬度的时候)，在这个过程中，PH值先降，后升，然后不变(树脂完全失效了)。第一问就有可能是这种情况(其实我已经开始利用这一点为自己的草缸制水，而且效果很好)。 2.水质软化之后，如果放入碱性底砂(如珊瑚、彩石子、未用盐酸浸泡的河砂等等)，一样会使硬度重新升到原来的高度。而硫酸锰、硝酸铁等等物质并不属于硬度，硬度主要指钙镁而言。 3.树脂的再生要用5,大约两倍树脂体积的盐酸浸泡至少2两小时才可以达到比较好的再生效果，而无烟盐酸是个非常笼统的概念，其实就是指稀盐酸，不能用它计量盐酸浓度。发烟盐酸浓度一般可以达到30,以上(最高37,)，这是稀释6,7倍就可以了。 4.再生树脂不一定非要用RO(即反渗透)出水，可以用上次制取的酸性水，清洗也一样。购买树脂一定要向经销商问明白是钠型还是氢型，如果是氢型可以直接使用，钠型可以盐酸再生后使用，初次再生和清洗用以活性碳过滤后的自来水便可以。 5.钠型树脂会造成PH值上升，主要是因为钠离子在水中比大多数的其他阳离子碱性更强，当它取代了其他阳离子以后，必然会造成水的PH值升高，而非树脂水解造成(那样的话树脂直接成氢型的了～^_^使用钠型树脂过滤后再加稀硫酸降低PH值的做法更是不敢苟同) 6.树脂用一次失效后可以再生了继续使用，只有使用正确其使用寿命很长(进水经滤棉和活性碳处理)，可以用数十年，而使用一次便失效不是其使用寿命，而是指制水周期的长短。 7.使用树脂过滤自来水，前面一定要有其他机械过滤和活性碳过滤，以防污染树脂。 离子交换树脂在现代制糖工业中起着很重要的作用。世界上许多糖厂制造精糖和高级食用糖浆，多数使用离子交换树脂将糖液脱色提纯，而过去传统用骨炭的精炼糖厂亦有逐渐转向使用离子交换树脂的趋势。 离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。 在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。 离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。 离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。 离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。大多数制成颗粒状，也有一些制成纤维状或粉状。树脂颗粒的尺寸一般在0.3,1.2mm 范围内，大部分在0.4,0.6mm之间。它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在正常情况下有较长的使用寿命。 离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH,或Cl,)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。 树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类 (或再分出中强酸和中强碱性类)。 离子交换树脂根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂，及根据树脂的物理结构分为凝胶型和大孔型。 离子交换树脂的品种很多，因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特性，适应于不同的用途。应用树脂要根据工艺要求和物料的性质选用适当的类型和品种。 1、离子交换树脂的基本类型 (,) 强酸性阳离子树脂 这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基,SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3,，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。 树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。 (,) 弱酸性阳离子树脂 这类树脂含弱酸性基团，如羧基,COOH，能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO,(R为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。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、中性或微酸性溶液中(如pH5,14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。 (3) 强碱性阴离子树脂 这类树脂含有强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基),NR3OH(R为碳氢基团)，能在水中离解出OH,而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。 这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。 (,) 弱碱性阴离子树脂 这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2，它们在水中能离解出OH,而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1,9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH进行再生。 (,) 离子树脂的转型 以上是树脂的四种基本类型。在实际使用上，常将这些树脂转变为其他离子型式运行，以适应各种需要。例如常将强酸性阳离子树脂与NaCl作用，转变为钠型树脂再使用。工作时钠型树脂放出Na+与溶液中的Ca2+、Mg2+等阳离子交换吸附，除去这些离子。反应时没有放出H+，可避免溶液pH下降和由此产生的副作用(如蔗糖转化和设备腐蚀等)。这种树脂以钠型运行使用后，可用盐水再生(不用强酸)。又如阴离子树脂可转变为氯型再使用，工作时放出Cl,而吸附交换其他阴离子，它的再生只需用食盐水溶液。氯型树脂也可转变为碳酸氢型(HCO3,)运行。强酸性树脂及强碱性树脂在转变为钠型和氯型后，就不再具有强酸性及强碱性，但它们仍然有这些树脂的其他典型性能，如离解性强和工作的pH范围宽广等。 2、离子交换树脂基体的组成 离子交换树脂的基体(matrix)，制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)两大类，它们分别与交联剂二乙烯苯产生聚合反应，形成具有长分子主链及交联横链的网络骨架结构的聚合物。苯乙烯系树脂是先使用的，丙烯酸系树脂则用得较后。 这两类树脂的吸附性能都很好，但有不同特点。丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素，脱色容量大，而且吸附物较易洗脱，便于再生，在糖厂中可用作主要的脱色树脂。苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质，善于吸附糖汁中的多酚类色素(包括带负电的或不带电的);但在再生时较难洗脱。因此，糖液先用丙烯酸树脂进行粗脱色，再用苯乙烯树脂进行精脱色，可充分发挥两者的长处。 树脂的交联度，即树脂基体聚合时所用二乙烯苯的百分数，对树脂的性质有很大影响。通常，交联度高的树脂聚合得比较紧密，坚牢而耐用，密度较高，内部空隙较少，对离子的选择性较强;而交联度低的树脂孔隙较大，脱色能力较强，反应速度较快，但在工作时的膨胀性较大，机械强度稍低，比较脆而易碎。工业应用的离子树脂的交联度一般不低于4%;用于脱色的树脂的交联度一般不高于8%;单纯用于吸附无机离子的树脂，其交联度可较高。 除上述苯乙烯系和丙烯酸系这两大系列以外，离子交换树脂还可由其他有机单体聚合制成。如酚醛系(FP)、环氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。 3、离子交换树脂的物理结构 离子树脂常分为凝胶型和大孔型两类。 凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2,4nm(2×10,6 ,4×10,6mm)。 这类树脂较适合用于吸附无机离子，它们的直径较小，一般为0.3,0.6nm。这类树脂不能吸附大分子有机物质，因后者的尺寸较大，如蛋白质分子直径为5,20nm，不能进入这类树脂的显微孔隙中。 大孔型树脂是在聚合反应时加入致孔剂，形成多孔海绵状构造的骨架，内部有大量永久性的微孔，再导入交换基团制成。它并存有微细孔和大网孔(macro-pore)，润湿树脂的孔径达100,500nm，其大小和数量都可以在制造时控制。孔道的表面积可以增大到超过1000m2/g。这不仅为离子交换提供了良好的接触条件，缩短了离子扩散的路程，还增加了许多链节活性中心，通过分子间的范德华引力(van de Waal's force)产生分子吸附作用，能够象活性炭那样吸附各种非离子性物质，扩大它的功能。一些不带交换功能团的大孔型树脂也能够吸附、分离多种物质，例如化工厂废水中的酚类物。 大孔树脂内部的孔隙又多又大，表面积很大，活性中心多，离子扩散速度快，离子交换速度也快很多，约比凝胶型树脂快约十倍。使用时的作用快、效率高，所需处理时间缩短。大孔树脂还有多种优点:耐溶胀，不易碎裂，耐氧化，耐磨损，耐热及耐温度变化，以及对有机大分子物质较易吸附和交换，因而抗污染力强，并较容易再生。 4、离子交换树脂的离子交换容量 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。 ,、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。 ,、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。 ,、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。 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。 5、离子交换树脂的吸附选择性 离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对它们的吸附有选择性。各种离子受树脂交换吸附作用的强弱程度有一般的规律，但不同的树脂可能略有差异。主要规律如下: (,) 对阳离子的吸附 高价离子通常被优先吸附，而低价离子的吸附较弱。在同价的同类离子中，直径较大的离子的被吸附较强。一些阳离子被吸附的顺序如下: Fe3+ > Al3+ > Pb2+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > H+ (,) 对阴离子的吸附 强碱性阴离子树脂对无机酸根的吸附的一般顺序为: SO42,> NO3, > Cl, > HCO3, > OH, 弱碱性阴离子树脂对阴离子的吸附的一般顺序如下: OH,> 柠檬酸根3, > SO42, > 酒石酸根2, >草酸根2, > PO43, >NO2, > Cl, >醋酸根, > HCO3, (,) 对有色物的吸附 糖液脱色常使用强碱性阴离子树脂，它对拟黑色素(还原糖与氨基酸反应产物)和还原糖的碱性分解产物的吸附较强，而对焦糖色素的吸附较弱。这被认为是由于前两者通常带负电，而焦糖的电荷很弱。 通常，交联度高的树脂对离子的选择性较强，大孔结构树脂的选择性小于凝胶型树脂。这种选择性在稀溶液中较大，在浓溶液中较小。 6、离子交换树脂的物理性质 离子交换树脂的颗粒尺寸和有关的物理性质对它的工作和性能有很大影响。 (,) 树脂颗粒尺寸 离子交换树脂通常制成珠状的小颗粒，它的尺寸也很重要。树脂颗粒较细者，反应速度较大，但细颗粒对液体通过的阻力较大，需要较高的工作压力;特别是浓糖液粘度高，这种影响更显著。因此，树脂颗粒的大小应选择适当。如果树脂粒径在0.2mm(约为70目)以下，会明显增大流体通过的阻力，降低流量和生产能力。 树脂颗粒大小的测定通常用湿筛法，将树脂在充分吸水膨胀后进行筛分，累计其在20、30、40、50……目筛网上的留存量，以90%粒子可以通过其相对应的筛孔直径，称为树脂的“有效粒径”。多数通用的树脂产品的有效粒径在0.4,0.6mm之间。 树脂颗粒是否均匀以均匀系数表示。它是在测定树脂的“有效粒径”坐标图上取累计留存量为40%粒子，相对应的筛孔直径与有效粒径的比例。如一种树脂(IR-120)的有效粒径为0.4,0.6mm，它在20目筛、30目筛及40目筛上留存粒子分别为:18.3%、41.1%、及31.3%，则计算得均匀系数为2.0。 (,) 树脂的密度 树脂在干燥时的密度称为真密度。湿树脂每单位体积(连颗粒间空隙)的重量称为视密度。树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。通常，交联度高的树脂的密度较高，强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性者，而大孔型树脂的密度则较低。例如，苯乙烯系凝胶型强酸阳离子树脂的真密度为1.26g/mL，视密度为0.85g/mL;而丙烯酸系凝胶型弱酸阳离子树脂的真密度为1.19g/mL，视密度为0.75g/mL。 (,) 树脂的溶解性 离子交换树脂应为不溶性物质。但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质，及树脂分解生成的物质，会在工作运行时溶解出来。交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大 。 (,) 膨胀度 离子交换树脂含有大量亲水基团，与水接触即吸水膨胀。当树脂中的离子变换时，如阳离子树脂由H+转为Na+，阴树脂由Cl,转为OH,，都因离子直径增大而发生膨胀，增大树脂的体积。通常，交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换装置时，必须考虑树脂的膨胀度，以适应生产运行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。 (,) 耐用性 树脂颗粒使用时有转移、磨擦、膨胀和收缩等变化，长期使用后会有少量损耗和破碎，故树脂要有较高的机械强度和耐磨性。通常，交联度低的树脂较易碎裂，但树脂的耐用性更主要地决定于交联结构的均匀程度及其强度。如大孔树脂，具有较高的交联度者，结构稳定，能耐反复再生 。 7、离子交换树脂的品种 离子交换树脂在国内外都有很多制造厂家和很多品种。国内制造厂有数十家，主要的有上海树脂厂、南开大学化工厂、晨光化工研究院树脂厂、南京树脂厂等;国外较著名的如美国Rohm & Hass公司生产的Amberlite系列、Dow化学公司的Dowex系列、法国Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，还有Ionac系列、Allassion系列等。树脂的牌号多数由各制造厂或所在国自行规定。国外一些产品用字母C代表阳离子树脂(C为cation的第一个字母)，A代表阴离子树脂(A为Anion的第一个字母)，如Amberlite的IRC和IRA分别为阳树脂和阴树脂，亦分别代表阳树脂和阴树脂。我国化工部规定(HG2-884-76)，离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成。第一位数字代表产品的分类:0 代表强酸性，1代表弱酸性，2代表强碱性，3代表弱碱性，4代表螯合性，5代表两性，6代表氧化还原。第二位数字代表不同的骨架结构:0代表苯乙烯系，1代表丙烯酸系，2代表酚醛系，3代表环氧系等。第三位数字为顺 序号，用以区别基体、交联基等的差异。 此外大孔型树脂在数字前加字母D。因此，D001是大孔强酸性苯乙烯系树脂。 一、交换能力 氢型阳离子交换树脂在水中可解离出氢离子(H+)，当遇到金属离子或其它阳离子，就发生互相交换作用，但交换后的树脂，就不再是氢型树脂了。例如，当水中的阳离子如钙离子、镁离子的浓度相当大时，磺酸型的阳离子交换树脂中的氢离子，可和钙、镁离子进行交换，而形成「钙型」或「镁型」的阳离子交换树脂，如下式: 2R-SO3H ， Ca2+ ? (R-SO3)2Ca ， 2H+ (钙型强酸性阳离子交换树脂) 2R-SO3H ， Mg2+ ? (R-SO3)2Mg ， 2H+(镁型强酸性阳离子交换树脂) 氢型阳离子交换树脂的交换能力与被交换的阳离子的价数有密切关系。在常温下，低浓度水溶液中，交换能力随离子价数增加而增加，即价数越高的阳离子被交换的倾向越大。此外，若价数相同，离子半径越大的阳离子被交换的倾向也越大。如果以自来水中经常出现阳离子列为参考对象，则氢型阳离子交换树脂的交换能力顺序可表示如下: 强酸性:Fe3+,Fe 2+,Mn2+,Ca2+,Mg2+,K+,NH4+,Na+,H+ 弱酸性: H+,Fe3+,Fe 2+,Mn2+,Ca2+,Mg2+,K+,NH4+,Na+ 由上述交换能力顺序可知:强酸性与弱酸性阳离子交换树脂的母体，对阳离子交换能力顺序完全相同，唯一的差异是:两者对H+的交换能力不同，强酸性对氢离子的亲和力最弱，弱酸性对氢离子的亲和力最强，这个特性可能会深深影响它们在水草缸的作用与功能。 虽然氢型弱酸性阳离子交换树脂对氢离子的亲合力最强，但氢离子(H+)与氢氧离子(OH-)结合成水(H2O)的亲合力更强，所以在碱性水质中，弱酸性阳离子交换树脂中的H+会快速被OH-所消耗，OH-主要来自KH硬度(HCO3-)的水解反应: HCO3- ， H2O ?? H2CO3 ， OH- H+所遗留之「活性位置」再改由其它阳离子如Fe3+,Fe 2+,Mn2+,Ca2+,Mg2+……等依序取代，一直持续到HCO3-完全被消除为止(KH,0)。因此弱酸性阳离子交换树脂的主要作用区间是在于pH,5 ~ 14的水质。由于HCO3-为暂时硬度的阴离子，因此当HCO3-完全被消除后，它的「当量阳离 子」，如如钙、镁等离子也同时完全被取代，故能消除所有暂时硬度的「当量阳离子」。 氢型强酸性阳离子交换树脂对氢离子(H+)的亲合力最弱，使它在任何pH之下，它都具有交换能力，因此可以完全除去GH硬度(暂时硬度及永久硬度)。 二、交换容量 离子交换树脂进行离子的交换反应的性能，主要由「交换容量」表现出来。所谓交换容量是指每克干树脂所能交换离子的毫克当量数，以m mol/g为单位。当离子为一价时(如K+)，其毫克当量数即为其毫克分子数，对于二价(如Ca2+)或更多价离子(如Fe3+)，其毫克当量数即为其毫克分子数乘以其离子价数。交换容量又分为「总交换容量」、「操作交换容量」和「再生容量」等三种表示方法。「总交换容量」表示每克干树脂所能进行离子交换反应的化学基总量，属于理论性计量。「操作交换容量」表示每克干树脂在某一定条件下的离子交换能力，属于操作性计量，它与树脂种类、总交换容量，以及具体操作条件(如接触时间、温度)等因素有关，可用于显示操作效率。「再生容量」表示每克干树脂在一定的再生剂量条件下，所取得的再生树脂之交换容量，可用于显示树脂再生效率。由于树脂的结构不同(主要是活性基数目不同)，强酸性与弱酸性阳离子交换树脂的交换容量也不相同。一般而言，弱酸性 的活性基数目通常多于于强酸性，故总交换容量较高约7.0 ~ 10.5 m mol/g，相形之下，强酸性仅约3.2 ~ 4.5m mol/g而已，但在实际应用中，弱酸性的操作交换容量却不一定高于强酸性，例如，pH值低于5时，弱酸性的操作交换容量为零，根本无交换作用。在pH值为6.5时，两者的操作交换容量相似;但在碱性溶液中，弱酸性远高于强酸性。在再生容量方面，弱酸性则通常高于强酸性，故弱酸性的使用寿命会更长一些。 三、再生 离子相对浓度高低对树脂的交换性质会产生很大的影响。当水溶液中氢离子的浓度相当大时，钙型或镁型的阳离子交换树脂中的钙离子或镁离子，可与氢离子进行交换，重新成为氢型阳离子交换树脂。换言之，交换反应也可以反方向进行。由于离子交换过程是可逆的，因此当交换树脂交换了一定量的离子后，可用相对浓度较高的氢离子再取代下来，使之一再重复被循环使用，这种作用称为再生(regeneration)。其反应式如下: (R-SO3)2Ca ， 2H+ ? 2R-SO3H ， Ca2+ (R-COO)2Ca ， 2H+ ? 2R-COOH ， Ca2+ 当氢型树脂中的氢离子，都被其它硬度离子交换后，这些树脂就没有软化水质作用，此时之状态称为「饱和」状态。再生操作主要目的就是将已经达到「饱和」状态的树脂，利用「再生剂」洗出所交换来的阳离子，让树脂重新再回复到原有的交换容量，或所期望的容量程度，或原有的树脂型态等。无论是强酸性或弱酸性阳离子交换树脂，都可以使用稀硫酸或稀盐酸作为再生剂，但一般认为以稀硫酸 作为再生剂，效果可能会好一些。因为树脂若吸附有机物的话，稀硫酸较稀盐酸更能解析出有机物，所以一般工艺多采用稀硫酸为再生剂。不过实际应用时，可能因为硫酸的取得较为困难，所以多使用盐酸作为再生剂居多。 四、影响再生特性的主要因素 氢型树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系，强酸性氢型树脂的再生比较困难，需要的再生酸液的剂量比理论值高许多，而且必须较长的接触时间。相形之下，弱酸性氢型树脂的再生则比较容易，需要的再生酸液的剂量仅比理论值高一些，也不需要长的接触时间。一般认为，在硫酸或盐酸的用量为其总交换容量的二倍时，每次再生树脂与再生酸液浸泡接触时间是:强酸性约30 ~ 60分;弱酸性约30 ~ 45分。此外，氢型树脂的再生特性也与它们的「交联度」有关。所谓交联度乃是定量树脂中所含的交联剂(如苯乙烯)的质量百分率。通常交联度低的树脂，其特征是聚合密度较低，内部空隙较多，网孔大，对水的溶胀性好，但对离子选择较弱，交换反应速度快，较易再生，因此每次再生树脂与再生酸液浸泡接触时间较短。反之，交联度高的树脂，则需要较长再生酸液与树脂接触的时间。无论强酸性或弱酸性氢型树脂的「交联度」均可以在制造时控制。由于氢型树脂的网孔不仅提供了良好的离 子交换条件，而且也像活性碳一般，能产生分子吸附作用，也可能吸附各种有机物，因此容易受到有机物污染，而影响其操作效率，也使得其再生操作发生困难。如果树脂在使用过程中，吸附了有机物，特别是大分子有机物，再生接触时间必须更久，而且通常要提高温度(70 ~ 80?)才能除去大部分有机物，以免其效能降低太快，同时在高温下操作，也可以加速再生反应时间，使浸泡接触时间得以因而缩短。在这方面应用的再生剂，以硫酸较佳，理由是硫酸在加热时相当安定，盐酸则可能会产生有毒的氯化氢气体。 五、再生液浓度与再生效率的关系 树脂再生的化学反应是它原先交换的逆反应，按化学反应的平衡原理，提高反应物浓度，可促进反应向另一边进行，故提高酸液浓度可加速再生反应速率，进而提高再生效率。但是，这并不表示酸液浓度越高越好，假如没有经过实验去评估交换树脂所需要的酸量，就会发生「过犹不及」的问题。虽然再生酸液浓度不足时，使树脂的再生率降低，将多少会影响后续的硬水软化功能。相反地，若所用酸液过多，平日浪费了酸液，增加了再生的成本，也是不划算的。为了让消费者了解再生酸液的剂量问题，有些服务较好的厂商，都会主动提供最适合的浓度供人参考。有，如果水还中酸液氢离子浓度超过1mol/l以上时，再生反应速率可能会受到网孔扩散作用的限制，因此网孔较小的树脂，不宜使用高浓度酸液再生，否则可能也会造成浪费酸液的现象。此外，尽管硫酸是很好的再生剂，但仍要防止被树脂吸收的钙离子与硫酸反应，而在树脂中生成硫酸钙沉淀物，若要避免此问题发生，可在第一次操作时， 先倒入1 ~ 2,硫酸浸泡洗脱一次，在第二次操作时，再使用较高浓度硫酸处理。最后，如果打算仅使用「一次操作再生」即要完成再生作业，无妨斟酌提高酸液的操作浓度，以增加其再生效率。虽然这种操作方式最方便，但再生效率将不如将该相同剂量酸液稀释，分两二次或多次浸泡处理来得好。不过，要进行多次操作，还得考虑为了多增加一点再生效率，值不值得发花力气去处理。 两种氢型阳离子交换树脂重要性质作一归纳:一般强酸性树脂可在所有pH值范围内操作，但其交换容量较小，而必须经常再生，此外又因再生效率较差，所需再生剂费较高，但可以除去所有硬度离子，或调节pH。弱酸性树脂具有较高的交换容量，再生效率较高，所需再生剂较少，但仅能在有限的pH值范围内操作，以及仅能除去暂时硬度离子 离子交换树脂使用前为什么要进行预处理 新树脂常含有反应溶剂、未参加反应的物质和少量低分子量的聚合物、铁、铅、铜等杂质。当树脂与水、酸、碱或其它溶液相接触时，上述可溶性杂质就会转入溶液中，在使用初期污染出水水质。因此，新树脂在投运前要进行预处理，转换为指定的离子型式。 离子交换树脂如何进行预处理 (1)阳离子交换树脂的预处理步骤 首先用清水对树脂进行冲洗(最好为反洗)洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。而后用4~5%的HCl和NaOH在交换柱中依次交替浸泡2~4小时，在酸碱之间用大量清水淋洗(最好用混合床高纯度去离子水进行淋洗)至出水接近中性，如此重复2~3次，每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处理应用4~5%的HCl溶液进行，用量加倍效果更好。放尽酸液，用清水淋洗至中性即可待用。 (2)阴离子交换树脂的预处理步骤 首先用清水对树脂进行冲洗(最好为反洗)，洗至出水清澈无混浊、无杂质为止。而后用4 ~5%的NaOH和HCl在交换柱中依次交替浸泡2 ~4小时，在碱酸之间用大量清水淋洗(最好用混合床高纯度去离子水进行淋洗)至出水接近中性，如此重复2~3次，每次酸碱用量为树脂体积的2倍。最后一次处理应用4~5%的NaOH溶液进行，用量加倍效果更好。放尽碱液，用清水淋洗至中性即可待用。 (3)应用于医药、食品行业的树脂，预处理最好先用乙醇浸泡，而后再用酸碱进行交替处理，大量清水淋洗至中性待用。 (4)各种树脂因品种、用途不一，预处理的方法也有区别，预处理时的酸碱浓度及接触时间等，可具体参考各型号树脂的介绍。 (5)预处理中最后一次通过交换柱的是酸还是碱，决定于使用时所要求的离子型式。 (6)为了保证所要求的离子型式的彻底转换，所用的酸、碱应是过量的。 特别声明: 1:资料来源于互联网，版权归属原作者 2:资料内容属于网络意见，与本账号立场无关 3:如有侵权，请告知，立即删除。