离子交换树脂的变质
离子交换树脂的变质、污染与复苏
一、离子交换树脂的变质
离子交换树脂在水处理系统运行的过程中，由于氧化或降解，树脂结构遭受破坏，这是一种不可逆的树脂的劣化，成为树脂的变质。
（一）阳离子交换树脂的氧化
1.阳树脂氧化的原因和现象
阳树脂氧化的主要原因是由于水中有氧化剂，如游离氯、硝酸根等，水中重金属离子
能起催化作用，当温度高时，树脂受氧化剂浸蚀更为严重，其结果是使树脂交换基团
降解和交换骨架断裂，树脂颜色变淡和其体积增大。
2.防止树脂被氧化的方法
（ 1）活性炭过滤用活性炭过滤水进行脱氧是防止树脂被氧化的常
用方法，
其原理是基于吸附作
用，
并在被吸附的活性炭表面上进行下面的化学反应。其反应为：
C--
－－+HOCl→CO +HCl
活性炭脱氯是一种简单、经济、行之有效的方法，故得到普通应用。
（2）化学还原法化学还原法是在含有余氯的水中，投加一定量还原剂（如SO2或 Na2SO3）进行脱氯。
（3）选用高交联度的大孔阳树脂。
（4）避免使用质量差的盐酸其中含有氧化剂对阳树脂造成危害。
（二）强碱性阴树脂的降解
在离子交换水处理系统中，强碱性阴树脂通常是置于阳树脂后使用，一般是遭受水中溶解氧的氧化，
以及再生过程中碱中所含的氧化剂（如
－2－
）的氧化，其结果是强碱性季铵基团逐渐
降解，但不
ClO3
和
FeO4
会发生骨架的断链。在化学除盐工艺中，强碱性阴树脂的降解主要表现为对中性盐的分解容量，特别是对硅的交换容量下降。
季铵基团受氧化后，按叔、仲、伯胺顺序降解的过程如下：
CH 3 CH3
R—N CH 3 [O] R —N [O] R ═N—CH3 [O] R≡N 非碱性物质
CH 3
CH 3
2.防止强碱性阴树脂降解的方法
(1 )真空除气
法通过使用真空除气器，减少阴床进水中的氧含量。
(2 )降低再生液中含铁
量
降低再生液中含铁良，必须认真做好碱液系统中的铁
的腐蚀控制。
(3 )选用隔膜法生产的烧碱，降低
碱液中
NaClO3的含量（可降至 6～ 7㎎／
L）。
二、离子交换树脂的污染与复苏
在离子交换处理系统中，由于水中杂质浸入，至使树脂性能下降，因尚未涉及树
脂结构的破坏，故这种劣化现象称树脂的污染。树脂的污染是一个可逆的过程，也就
是当树脂被污染后，通过适当的处理，可以恢复其交换性能，这种处理称为树脂的复
苏。
（一）铁对树脂的污染
1.污染的现象
阳阴树脂都可能发生铁的污染，被铁污染的树脂的颜色明显变深，甚至呈黑色；铁污染
会使树脂床层的压降增加和可能导致偏流；严重降低交换容量和再生效率；会使树脂
含水量增加；还会使阴树脂加速降解。
2.污染的原因
在阳树脂的使用中，原水带入的铁离子大部分以Fe2+存在，它们被树脂吸附后，部分被氧化为Fe3+，再
生时这些铁离子不能完全被 H+交换出来。这是由于形成的高价铁化合物，牢固地沉积在
树脂内部和表面，堵塞了树脂微孔，从而影响了孔道扩散，造成铁的污染。在水的预处
理中，使用铁盐作混凝剂时，部分矾
花被带入阳床，由于树脂层的过滤作用，矾花被积聚在树脂表面，再生时，酸液溶解了矾
花，使之成为 Fe3+也会形成铁污染。一般用于软化水处理的纳离子交换的阳树脂，更容易受到
铁的污染。
铁对阴树脂污染的原因主要是再生用的烧碱溶液中含有Fe2O3 和 NaClO3 ，它们生成高铁酸盐
（如 FeO43+）。
高铁酸盐随碱液进入阴床后，因pH 值降低，发生分解反应：
2FeO42++10H+2Fe3++3/2O2+5H2O
Fe3+进一步形成Fe(OH)3 。随着于阴树脂颗粒表面上，造成铁的污染。
3.鉴别的方法
取一定量被铁污染的树脂用清水洗净，并浸泡在食盐水溶液中再生半小时左右，倾去食
盐水溶液，再用蒸馏水洗剂2～ 3次，从中取出一部分树脂放入具塞试管中，加入两倍树脂体积的 6 mol ／L
盐酸溶液，盖严震荡 15分钟后。取出一部分酸液至另一试管中，并滴入饱和亚铁氰化钾溶液，如果形成普鲁士蓝沉淀，即可判断出有铁污染。根据普鲁士蓝颜色的深浅，可判定其铁污染的程
度，颜色越深，铁污染越严重。
4.树脂的复苏
一般情况，没 100g 树脂中含铁量超过150mg时，就要进行复苏。对于树脂表面的铁化
合物，可用 4%连二亚硫酸钠Na2SO4溶液浸泡 4～12h，也可配用EDTA、三乙酸铵和酒石酸等络合剂进行综合
处理；对于树脂内部积结的铁化合物，可用10%的 HCl 浸泡 5～12h ，或配用其他络合剂协同复苏处理。
强碱性阴树脂被铁污染后，在用酸复苏前，必须先转为Cl 型树脂，以防用酸液复苏时，发生酸碱中
和反应时放热而损坏树脂。弱碱性阴树脂则无此问题。
5.防止铁污染的方法
（1）减少阳床进水的含铁量，对含铁量高的地下水，应采用曝气处理和孟砂过滤除铁。对含铁量高的地表水或使用铁盐作为混凝剂时，应添加一定量的碱性物质，如Ca(OH)2 或 NaOH，提高水的pH 值，从而提
高混凝的效果，防止铁离子进入阳床。
（2）对输送高含盐量原水的管道及贮槽，应采取防腐措施，减少水中含铁量。
（3）阴床再生用烧碱的贮槽及输送管道，应采用衬胶进行防腐，以减少再生碱液中的铁含量。
（二）铝对树脂的污染
1.污染的现象
在交换器内，有铝化合物的絮凝体覆盖在树脂表面上，致使树脂交换容量降低。
2.污染的原因
通常采用铝盐进行水的混凝处理时，因沉淀或过滤效果不好，而进入离子交换器内所致。由于Al 3+与树脂的交换基团有很强的吸附作用，故用食盐水溶液再生也难以除去。一般铝的污染在软化水处理系统中的阳树脂要比除盐水系统中的阳树脂严重。
3.树脂的复苏
通常用 10%HCl溶液或配合适当的络合剂对被铝污染的树脂进行协同反洗，盐酸用量可按每升树脂加300克浓盐酸（浓度为33%计）。
4.防止铝污染的方法
因为天然水中铝的含量极微，所以，采用铝盐作为混凝剂进行水预处理时，必须
提高沉淀和过滤的效率，这是防止铝污染树脂的关键。
（三）钙对树脂的污染
1.污染的现象
离子交换器流出水中发生2+ 2－
的过早泄
露。
Ca
和
SO4
2.污染的原因
阳离子交换树脂用硫酸水溶液再生时，由于水溶液中
2－2+
的浓度的乘积，
超过
SO4 和 Ca
了硫酸钙的浓度积，析出的CaSO4沉淀覆盖的树脂表面上，而造成钙对阳树脂的污染。
3.树脂的复苏
与上述被铁、铝污染的树脂的复苏方法相同。
4.防止钙污染的方法
若用硫酸再生树脂时，可分两步或三步再生。开始先采用低浓度、高流速的硫酸溶液再生，一旦形成硫酸钙沉淀，析出的颗粒就会被溶液充走；而后采用高浓度、低流速的硫酸溶液再生，因此时树脂中的大部分 Ca2+已被去除，所以，剩下少部分Ca2+不会形成CaSO4沉淀析出，而是随溶液被冲走。
（四）硅对树脂的污染
1.污染的现象及原因
树脂被硅污染后，其离子交换器出水中连续有二氧化硅泄露，使除硅效率降低。硅污染一般是由于再生时树脂中胶体硅污染物未被完全除去，致使强碱性阴树脂吸着的可溶性硅酸盐 HSiO3 －水解为硅酸，并在
树脂内逐渐聚合成胶体状态的多硅酸析出，被覆在树脂表面上，并堵塞孔道，使交换容量下降，出水中 SiO 2
含量增加。
2. 树脂的复苏
通常采用温度为40～50℃的 4%～8%苛性钠溶液再生、清洗，可以使强碱性阴树脂的胶体硅污染降至最低。
3.防止硅污染的方法
(1) 阴床失效后应及时再生，而不在失效态备用。再生时碱液应加热（Ⅰ型树脂不高于40℃，Ⅱ型
树
脂不超过 35℃），碱液浓度可降低至2%，再生液的流速应不小于5m/h，但应保持进再生液的时间不少于30min 。
（ 2）在弱型树脂一强型树脂联合应用的系统中，要从设计上保证弱型树脂先失效。
（五）油对树脂的污染
1.污染的现象
被油污染的树脂其外观颜色由棕变黑，在树脂表面形成一层油膜，使树脂粘在一起，
导致交换容量下降、树脂层水流不均匀，周期制水量明显减少。另外，由于树脂表面油
膜存在，使树脂在水中的浮力增大，造成树脂反洗时流失。
由于铁污染后其树脂颜色与有污染类同，简易的鉴别方法是将树脂放入试管中，
再向试管中注入两倍于树脂体积的水，经激烈震荡后，若水面出现“彩虹”即为油污
染；否则是铁污染。
2.污染的原因
油对树脂的污染主要是由于油被吸附于骨架上或被覆盖于树脂颗粒的表面，而造
成树脂微孔的污染。这些油的来源是地表水中存在的以及水处理系统中或生产工艺流
程中溶入或蒸汽系统漏人原水中的矿物油等。
3.树脂的复苏
(1)NaOH 溶液循环清洗本法基于 NaOH溶液对矿物油的乳化作用，清除树脂中的油污。一般使用温
3
度为 38～40℃的 8%～9%NaOH溶液，自碱液箱（约10m）流经阴床、阳床后，再返回到碱液箱进行循环清洗。
清洗过程中，补充NaOH以保持循环液中N aOH的浓度。
（2）溶剂清洗使用石油醚或 200 号溶剂汽油对树脂进行清洗。清洗过程中要注意防火安全。
(3)溶剂与表面活性剂联合清洗使用树脂体积 20%的200 号溶剂汽油和一定量的非离子型表面活性剂TX— 10（聚氯乙烯辛烷基苯酚），加入交换器后，保持温度 45～50℃，用无油压缩空气搅拌
并擦洗， 30分钟后再加一定量 TX—10表面活性剂，使油乳化。最后，从交换器顶部进水，将
乳化液从底部排出，至冲洗干
净为止。
（六）有机物对树脂的污染
有机物对强酸性阳树脂的污染很少发生，只可能发现阳树脂颗粒便面有沉积物，
这些沉积物通过空气擦洗和用水进行反洗就可以将其去除。但有机物对阴树脂极易造
成污染。如在除盐水处理系统中，强碱性阴树脂易被有机物污染。
1.有机物污染的特征
（1）强碱性阴树脂被污染后，颜色变深，从淡黄色变为深棕色，直至黑色。
（2）树脂工作交换容量降低，阴床的周期制水量明显下降。
（3）出水的 PH值降低和电导率增大，这是由于树脂遭有机物污染后，有机酸漏人
出水中所致，这时可使出水的 PH值降至 5.4 ～5.7 。
（4）出水中的SiO2含量增大。这是由于水中所含有机酸（富维酸和腐植酸）的离解常数大于H2SiO3，
因此，附着在树脂上的有机物可抑制树脂对H2SiO 3的交换或排代出已吸着的
H2SiO3 ，造成阴床 SiO 2过早地漏
过。
（5）阴床清洗时间增加，清洗用水量亦增加。因吸着在树脂上的有机物含有大量的— COOH
基团，树脂再生时变为— COONa，在清洗过程中，— COONa中 Na+不断被阴床进水中的矿质酸
排代出来，增加了清洗时
间和清洗用水量。
2.有机物污染的原因
由于水中的有机物是由动植物腐烂后分解生成的腐植酸、富维酸和丹宁酸等带负
电基团的线型大分子，它们能与强碱性阴树脂发生交换反应。但这些线型的大分子一
旦进入树脂内部，其带负电的基团与阴树脂带正电的固定基团发生电性复合作用，紧
紧地吸附在交换位置上。另外这些线型大分子上通常带有多个基团，能与树脂的多处
交换位置复合，致使它们卷曲在树脂骨架的空间，故采用一般的再生方法难于将它们
从树脂的孔道中退出来，这种想象称为“瓶颈效应”。
强酸性阳树脂被氧化而降解的产物—二乙烯苯以及阳树脂机械破碎而形成带负电基团的胶状物，也可
以使阴树脂受到污染。
3.污染的鉴别
将阴树脂装入具塞而有气孔的小玻璃瓶中，加入蒸馏水震荡，连续洗剂 3～ 4次，以去
除表面的附着物，最后倒尽洗剂水。换装 10%食盐水，震荡 5～ 10分钟后，观察盐水的颜色，
按色泽判别污染的程度，见表 11～12。
表 11～
12 阴树脂被有机物污染程度的判别
色泽污染程度
清澈透
明不污染
淡草黄色轻度污染
琥铂色中度污染
棕色重度污染
深棕色或黑色严重污染
4. 树脂的复苏
除去树脂中有机物污染的有效复苏方法，是用碱性食盐水溶液 (10%的 NaCl 溶液中加 2%的 NaOH)处理，如果将溶液加热到 40～50℃，效果更好。碱性食盐水溶液的用量为 1～3倍树脂体积，处理流速为 3～ 6m/h。
处理时，开始排出的处理液呈深褐色。当排出液呈淡黄色时，就可以认为净化处理已
结束。然后对树脂进行冲洗（用 2倍树脂床体积的冲洗水冲洗 20分钟），接着用两
倍的再生药剂量对树脂进行再生。
有时会出现某些有机物很难从阴树脂中除去的情况。此时，建议用专门的化学药剂进
行处理。为了了解处理效果，应预先进行试验。
一般情况下，强碱性阴树脂每6～12个月复苏一次。
5.防止有机物对强碱性阴树脂污染的方法
（1）采用氯或臭氧氧化这是除去天然水中有机物的常用方法。
（2）采用混凝 - 澄清过滤当水中有悬浮的和胶体的有机物时，此法是很有效的。
（3）采用活性炭过滤可用于吸附，从而除去水中多种物质，其中包括无机、有机
的胶体和溶解的高分子有机化合物等。
（ 4）采用有机物清除器通常有 Cl 型有机物清除器和 OH型有机物清除器。前者是装填
了 Cl 型的凝胶或大孔型离子交换树脂，后者是装填了新的苯乙烯系强碱树脂或装填了废弃
的器强碱树脂的离子交换器。
Cl +含量，这不利于设备的防腐要求，后者显然较为安全而经济。
前者增加出
水中
只采用上述各种方法中的一种要降低水中的有机物实际上是相当困难的，一般只能除去 60～70%有机物。因为上述方法中的每一种方法仅对其中要除去的几种有机物特别有效，所以只有上述几种方法联合使用时才
能获得高的除去率。例如，饮用水经常采用上述方法中的两种方法（混凝—澄清和添
加氯或臭氧氧化）进行处理，这种水一般不会出现因有机物而造成阴树脂的污染损坏
现象。
离子交换树脂原理
离子交换树脂原理 离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。硬水就变为软水，这是软化水设备的工作过程。 当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。 由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。 反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。 吸盐(再生)：即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。在实际工作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。 慢冲洗(置换)：在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同，即30分钟左右。 快冲洗：为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，这个过程的最后出水应为达标的软水。一般情况下，快冲洗过程为5-15分钟。 应用 1）水处理 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。 2）食品工业 离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生葡萄糖与果糖，而后经离子交换处理，可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。 3）制药行业 制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。 4）合成化学和石油化学工业 在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染
离子交换树脂的种类和性能
离子交换树脂的种类和性能 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
离子交换树脂基础知识
离子交换树脂基础知识
离子交换树脂的基础知识 一、离子交换树脂发展简史 离子交换剂是一类能发生离子交换的物质，分为无机离子交换剂和有机离子交换剂。有机离子交换剂又称离子交换树脂。无机离子交换剂（如沸石）早在一百多年前就已发现并应用，人类就已经会利用沙砾净水。而有机离子交换树脂是在1933年由英国人亚当斯（Hdams）和霍姆斯（Holms）首先用人工方法制造酚醛类型的阳、阴离子交换树脂。 在第二次世界大战期间，德国首先进行工业规模的生产。战后英、美、苏、日等国的发展很快。1945年美国人迪阿莱里坞（D’Alelio）发表了关于聚苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂及聚丙烯酸型弱酸性阳离子交换树脂的制备方法。后来聚苯乙烯阴离子交换树脂、氧化还原树脂以及螯合树脂等也相继出现，在应用技术及其范围上也日益广大。到了上世纪五十年代后期，各种大孔型的树脂又相继发展起来，在生产及科学研究中，离子交换树脂起着越来越重要的作用。 解放前，我国的离子交换树脂的科研和生产完全空白，解放后，从五十年代初期开始，我国在北京、上海和天津的一些科研单位和高等学校分别开始了离子交换树脂的研究。1953年酚醛磺化树脂产生，1958年凝胶型苯乙烯树脂投入生产，1959年南开大学何炳林用苯乙烯做致孔剂合成孔径大、强度高和交换速度快的大孔型交联聚苯乙烯离子交换树脂。60年代我国生产了大孔型苯乙烯系、丙烯酸系离子交换树脂。到70年代中、后期又合成了多种吸附树脂、碳化树脂，并已先后投入生产。 经过50年的努力，我国的离子交换树脂的生产和工业应用得到了飞速
也属于功能高分子。 阳离子交换树脂是一类骨架上结合有磺酸（-SO3H）和羧酸（-COOH）等酸性功能基的聚合物。将此树脂浸渍于水中时，交换基部分可如同普通酸那样发生电离。以R表示树脂的骨架部分，阳离子交换树脂R-SO3H或R-COOH在水中的电离如下： RSO3H RSO3- + H+ RCOO-+ H+ RSO3H型的树脂易于电离，具有相当于盐酸或硫酸的强酸性，称为强酸性阳离子交换树脂。而RCOOH型的树脂类似有机酸，较难电离。具有弱酸的性质，因此称为弱酸性阳离子交换树脂。 阴离子交换树脂是一类在骨架上结合有季胺基、伯胺基、仲胺基、叔胺基的聚合物。其中以季胺基上的羟基为交换基的树脂具有强碱性，称为强碱性阴离子交换树脂。用R表示树脂中的聚合物骨架时，强碱性阴离子交换树脂在水中会发生如下的电离： R—N+（CH3）3OH-R—N+（CH3）3 + OH-- 具有伯胺、仲胺、叔胺基的阴离子交换树脂碱性较弱，称为弱碱性阴离子交换树脂。强碱性阴离子交换树脂一般以化学稳定的CL盐型出售，应用时要用N a OH溶液进行转型。 三、离子交换树脂的分类 按骨架结构不同，离子交换树脂可分为凝胶性和大孔型树脂两大类。 由苯乙烯和二乙烯苯混合物在引发剂存在下进行自由基悬浮聚合，得到具有交联网状结构的聚合体。这种聚合体一般是呈透明状态的，无孔的
离子交换树脂被污染的原因
离子交换树脂被污染的原因、预防措施及再生方法 离子交换树脂具有化学稳定性好、机械强度高、交换能力大等优点，因而在锅炉用水处理及除盐水、纯净水的生产中得到了广泛的应用。但在使用过程中，常出现清洗水不断增加，出水水质差，周期性制水量不断下降，颜色变深，树脂交换容量不断下降等现象。根据以上现象，可认定为树脂受到污染。如果不及时采取合理措施使其再生，就会造成树脂失效，甚至报废，影响正常生产。笔者结合生产实践，谈谈造成树脂污染的原因、预防措施及处理方法。离子交换树脂表面被有机物等杂质覆盖或树脂内部的交换孔道被堵塞而使树脂的工作容量明显降低，但树脂结构无变化的现象叫树脂的污染［1］。 1 污染原因分析 1.1 有机物引起的污染 有机物主要是存在天然水中的腐殖酸、相对分子量从500～5000的高分子化合物及多元有机羧酸等，这些物质在水中往往带有负电，成为阴离子交换树脂污染的主要物质。这类污染从COD的监测中可检出。 1.2 油脂引起的污染 水中往往含有油类物质，形成膜状物，堵塞或包裹了树脂的微孔，阻碍微孔中的活性集团进行离子交换。 1.3 胶体物质引起的污染 水中胶体颗粒常带负离子，使阴离子树脂受到污染。胶体物质中以胶体硅对树1脂的危害最大，它吸附并聚合在树脂的表面上阻止交
换。 1.4高价金属离子引起的污染 原水中的高价金属离子（如混凝剂中高价金属离子的后移等），如Al+、Fe3+等扩散进入阳离子交换树脂的内部，由于这些高价金属离子的交换势能高，与树脂中的固定离子SO3-牢固结合形成Al （SO3）3、Fe（SO3）3等，从而使这些固定离子失去作用，丧失了离子交换能力。 1.5 再生剂不纯引起的污染 再生剂往往混有很多杂质，如Fe3+、NaCI、Na2CO3等，对阴离子交换树脂的影响最为严重。 2 污染鉴别方法 2.1 查看树脂外观 发生污染的树脂，从外观上看，颜色由透明的黄色（阳离子树脂）或乳白色（阴离子树脂）明显变深甚至成为黑色。 2.2 化验指标 阴床出水电导率逐渐增加，pH值逐渐下降（可低至5.4-5.7）。因为再生时未除去的有机物，在恢复运行时会游离出来而进入水中。 2.3 分析树脂中的铁含量 由于铁污染最为常见，可分析树脂中的铁含量，如果Fe＜0.01%,没有受到铁污染；如果Fe＞0.1%，表示受到严重污染。 2.4 浸泡检验 用清水浸泡树脂，观察水面“颜色”，如果有“彩色”出现，说明受到
离子交换树脂的原理及应用总结归纳(重点阅读)
精心整理如何筛分混合的阴阳离子交换树脂？ 离子交换树脂的工作原理及优缺点分析 将离子性官能基结合在树脂（有机高分子）上的材料，称之为“离子交换树脂”。树脂表面带有磺酸(sulfonic acid) 者，称为阳离子交换树脂，而带有四级氨离子的，则为阴离子交换树脂。由於离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子，所以经常使用於纯水、超纯水的制造程序中。(见下图) 离子交换树脂上的官能基虽可去除原水(Feed water) (Fouling)。方。 原理 软水，这是软化水设备的工作过程。 当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。 反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般 需要5-15分钟左右。 吸盐(再生) (只要进水有一定的压力即可) 慢冲洗(置换) 应用 1）水处理 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。
各种类型离子交换树脂常用再生剂及其用量(打印)模板
各种类型离子交换树脂常用再生剂及其用量 离子交换树脂性能降解原因 树脂在长期使用中，性能会逐渐下降，表现为出水（即产品）质量降低。影响树脂性能降解的因素很复杂，如树脂体积减少，交换能力下降，球粒裂纹增多，破碎流失等，造成上述现象的原因不外是：（1）胀缩内应力不均。在使用中树脂内部由于溶胀及收缩变化的不均匀，局部结构中应力不平衡，造成断链裂解。 （2）氧化破坏。体系中的氧化剂，包括酸、碱、溶剂等对树脂骨架及功能基的破坏。 （3）杂质污染。水中杂质堵塞了树脂的内部孔道，阻挡交换吸附。
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）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。 （5）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。
各种型号离子交换树脂
几种常用的离子交换树脂型号 一、001x7Na（732）阳离子交换树脂 本产品是在苯乙烯一二乙烯苯共聚基体上带有磺酸基(-SO 3 H)的离子交换树脂，它具有交换容量高、交换速度快、机械强度好等特点。 本产品相当于美国Amberlite IR-120;Dowex-50，德国：Lewatit-100.日本：精品文档，超值下载 Diaion SK-1，法国AllassionCS;Duolite C-20，前苏联ky-3;SDB-3，相当于我国老牌号：732；强酸1号、2号、3号、4号；010。 用途：本产品主要用于硬水软化、脱盐水、纯水和高纯水的制备，也用于催化剂和脱水剂，以及湿法冶金、分离提纯稀有元素、食品、制药、制糖工业等。 二、201x7（717）强碱性阴离子交换树脂 本产品是在苯乙烯一二乙烯苯共聚基体上带有季铵基［N(CH 3) 3 OH］的阴离子 交换树脂，该树脂具有机械强度好，耐热性能高等特点。 本产品相当于美国Amberlite IRA-400，德国:Lewatit M500，日本：Diaion SA-10A，法国Allassion AG217，前苏联AB-17，相当于我国老牌号：717、702、强碱2号、4号、2041号。 用途：本产品主要用于纯水、高纯水的制备，废水处理，生化制品的提取，放射性元素提炼，抗菌素分离等。 三、D201大孔强碱阴离子交换树脂 本产品的性能与201×7强碱性阴离子交换树脂相似，但有更好的物理及化学稳定性（耐渗透压力，耐磨损等）及抗污染性能，由于具有大孔结构，因此可用于吸附分子尺寸较大的杂质以及在非水溶液中使用。 本产品相当于美国Amberlite IRA-900,德国：Lewatit MP-500日本：Diaion PA 308。相当于我国老牌号：D231;DK251;731;290。 用途:本产品主要用于高纯水的制备（尤其适用于高速混床）及用于凝结水净化装置（H-OH或NH 4 -OH混床系统），也用于废水处理，回收重金属，生化药物分离和糖类提纯。 四、D301大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 本产品是大孔结构的苯乙烯一二乙烯苯共聚体上带有叔胺基［-N(CH3)2］的离子交换树脂，其碱性较弱，能在酸性、近中性介质中有效地交换无机酸及硅酸根，并能吸附分子尺寸较大的杂质以及在非水溶液中使用，该树脂具有再生效率高、碱水耗低、交换容量大、抗有机物污染及抗氧化能力强、机械强度好等优点。 本产品相当于美国Amberlite IRA-93，德国Lewatit MP-60，日本Diaion WA-30，法国Duolite A305，前苏联AH-89×77Ⅱ，英国Zerolite MPH，相当于我国老牌号：D354、D351、710、D370。 用途：本产品主要用于纯水及高纯水的制备，用于阴复床、阴双层床系统，对含盐量较高的水源尤为合适，并能保护强碱阴树脂不受有机物污染，以及糖液脱色含铬废水的处理及回收等等。
离子交换树脂催化剂的优缺点
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 离子交换树脂催化剂的优缺点 离子交换树脂用催化剂的主要优点是它已商品化，购得方便。尽管它们比低分子量的酸、碱昂贵，但它们能根据不同的应用场合制得不同形状、不同结构和不同负载容量的树脂催化剂。常规的商品凝胶型树脂的功能基容量每克一般为3.5~5mg 当量。大孔树脂的负载容量虽然较低一些，但其活性基团一般处于大孔的表面上，容易为反应物所接近。在需要降低负载容量时可用酸碱滴定法使一些酸基团部分中和，或者通过部分离子交换法引入一些具有助催化作用的金属离子或基团，从而提高催化剂的活性或选择性。离子交换树脂的颗粒性和多孔结构使其适用于气相和液相反应，也可用于非水体系。由于树脂催化剂具有这种物理性质，因此反应完成后，催化剂可以通过简单的过滤方法从反应混合物中分离出来，免除了常规酸、碱催化剂使用需要进行中和、洗涤、干燥、蒸馏等后处理程序，也避免了废酸、碱液体对环境的污染。此外，也避免了使用硫酸时，由于其强的氧化性、脱水性和磺化性引起的不必要的副反应。大孔的离子交换树脂由于具有固定的结构，其体积受溶剂作用的影响很小。因此，适用于填充柱操作，实现生产连续化。在较低的压力下可以达到较高的流速，并可使用极性差别很大的反应溶剂。凝胶型离子交换树脂在干态或在非极性介质中内部处于收缩的微孔状态，在极性溶剂中则会处于高度溶胀的状态。如果溶剂极性的变化较大，低交联的树脂在经历这种变化后会发生较大的机械破损。 与常规酸、碱催化剂比较，离子交换树脂易于保存和运输。强酸树脂宜以 H+型和Na+型贮存。但强碱树脂中的OH-型会吸收空气中的CO2 而失活，因此一般以Cl-型贮存。使用前Na+型的强酸树脂和Cl-型的强碱树脂一般可分别用酸和碱处理组成相应的H+型和OH-型使其活化。
离子交换树脂的变质
离子交换树脂的变质、污染与复苏 一、离子交换树脂的变质 离子交换树脂在水处理系统运行的过程中，由于氧化或降解，树脂结构遭受破坏，这是一种不可逆的树脂的劣化，成为树脂的变质。 （一）阳离子交换树脂的氧化 1.阳树脂氧化的原因和现象 阳树脂氧化的主要原因是由于水中有氧化剂，如游离氯、硝酸根等，水中重金属离子能起催化作用，当温度高时，树脂受氧化剂浸蚀更为严重，其结果是使树脂交换基团降解和交换骨架断裂，树脂颜色变淡和其体积增大。 2.防止树脂被氧化的方法 （1）活性炭过滤用活性炭过滤水进行脱氧是防止树脂被氧化的常用方法，其原理是基于吸附作用，并在被吸附的活性炭表面上进行下面的化学反应。其反应为： C--－+HOCl→CO－+HCl 活性炭脱氯是一种简单、经济、行之有效的方法，故得到普通应用。 （2）化学还原法化学还原法是在含有余氯的水中，投加一定量还原剂（如SO2或Na2SO3）进行脱氯。 （3）选用高交联度的大孔阳树脂。 （4）避免使用质量差的盐酸其中含有氧化剂对阳树脂造成危害。 （二）强碱性阴树脂的降解 在离子交换水处理系统中，强碱性阴树脂通常是置于阳树脂后使用，一般是遭受水中溶解氧的氧化，以及再生过程中碱中所含的氧化剂（如ClO3－和FeO42－）的氧化，其结果是强碱性季铵基团逐渐降解，但不会发生骨架的断链。在化学除盐工艺中，强碱性阴树脂的降解主要表现为对中性盐的分解容量，特别是对硅的交换容量下降。 季铵基团受氧化后，按叔、仲、伯胺顺序降解的过程如下： CH3 CH3
R—N CH3 [O] R—N [O] R═N—CH3 [O]R≡N 非碱性物质 CH3 CH3 2.防止强碱性阴树脂降解的方法 (1) 真空除气法通过使用真空除气器，减少阴床进水中的氧含量。 (2)降低再生液中含铁量降低再生液中含铁良，必须认真做好碱液系统中的铁的腐蚀控制。 (3)选用隔膜法生产的烧碱，降低碱液中NaClO3的含量（可降至6～7㎎／L）。 二、离子交换树脂的污染与复苏 在离子交换处理系统中，由于水中杂质浸入，至使树脂性能下降，因尚未涉及树脂结构的破坏，故这种劣化现象称树脂的污染。树脂的污染是一个可逆的过程，也就是当树脂被污染后，通过适当的处理，可以恢复其交换性能，这种处理称为树脂的复苏。 （一）铁对树脂的污染 1.污染的现象 阳阴树脂都可能发生铁的污染，被铁污染的树脂的颜色明显变深，甚至呈黑色；铁污染 会使树脂床层的压降增加和可能导致偏流；严重降低交换容量和再生效率；会使树脂含水量增加；还会使阴树脂加速降解。 2.污染的原因 在阳树脂的使用中，原水带入的铁离子大部分以Fe2+存在，它们被树脂吸附后，部分被氧化为Fe3+，再生时这些铁离子不能完全被H+交换出来。这是由于形成的高价铁化合物，牢固地沉积在树脂内部和表面，堵塞了树脂微孔，从而影响了孔道扩散，造成铁的污染。在水的预处理中，使用铁盐作混凝剂时，部分矾花被带入阳床，由于树脂层的过滤作用，矾花被积聚在树脂表面，再生时，酸液溶解了矾花，使之成为Fe3+也会形成铁污染。一般用于软化水处理的纳离子交换的阳树脂，更容易受到铁的污染。 铁对阴树脂污染的原因主要是再生用的烧碱溶液中含有Fe2O3和NaClO3，它们生成高铁酸盐（如FeO43+）。高铁酸盐随碱液进入阴床后，因pH值降低，发生分解反应： 2FeO 42++10H+ 2Fe3++3/2O 2 +5H 2 O
离子交换树脂综合知识
离子交换树脂综合知识 【电厂化学】2007-07-31 09:07:41 阅读1184 评论0 字号：大中小订阅 1 树脂的储存和运输 1、离子交换树脂在长期储存中，或需在停用设备内长期存放，强型树脂（强酸性和强碱性树脂）应转为盐型，弱型树脂（弱酸性和弱碱性树脂）可转为相应的氢型或游离胺型，也可转变为盐型，以保持树脂性能的稳定。然后浸泡在洁净的水中。停用设备若须将水排去，则应密封，以防树脂中水份散失。 2、离子交换树脂内含有一定的平衡水份，在储存和运输中应保持湿润，防止脱水。树脂应储存在室内或加遮盖，环境温度以5°C-40°C为宜。袋装树脂应避免直接日晒，远离锅炉、取暖器等加热装置，避免脱水。 若发现树脂已有脱水现象，切勿将树脂直接放于水中，以免干树脂遇水急剧溶胀而破碎。应根据其脱水程度，用10%左右的食盐水慢慢加入到树脂中，浸泡数小时后用洁净水逐步稀释。 3、当环境温度在0°C或以下时，为防止树脂因内部水份结冰而崩裂，应做好保温措施，或根据气温条件，将树脂存于相应浓度的食盐水中，防止冰冻。若发现树脂已被冻，则应让其缓慢自然解冻，切不可用机械力施于树脂。 食盐溶液浓度与冰点的关系如下表： 4、长期停用而放置在交换器内的树脂，为防止微生物（如藻类、细菌等）对树脂的不可逆污染，树脂在停用前须彻底反洗，以除去运行时积聚的悬浮物质，并注意定期冲洗和换水。或彻底反洗后采用以下措施： 阴树脂：用3倍树脂体积的10%NaCl+2%NaOH混合液分两次通过树脂层，每次静止浸泡数小时，然后将其排去。如有必要，在重新启动前用2倍树脂体积的0.2%过氧化氢（H2O2）溶液淋洗树脂层。 阳树脂：在阳离子交换器及管系内可充入0.5%的甲醛溶液，并在停用期间保持此浓度。也可用食盐水浸泡。在设备重新启动前用0.2%过氧化氢或0.5%甲醛溶液淋洗。 2 树脂的预处理 在离子交换树脂的工业产品中，常含有少量的有机低聚物及一些无机杂质。在使用初期会逐渐溶解释放，影响出水水质或产品质量。因此，新树脂在使用前必须进行预处理，具体方法如下： 1、树脂装入交换器后，用洁净水反洗树脂层，展开率为50-70%，直至出水清晰、无气味、无细碎树脂为止。 2、用约2倍树脂体积的4-5%HCl溶液，以2m/h的流速通过树脂层。全部通入后，浸泡4-8小时，
阴阳离子交换树脂的保存和预处理
阳离子交换树脂 树脂的贮存： 离子交换树脂肪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，不直接放于水中，以免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。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。 新树脂的预处理： 新树脂常含有溶剂、未参加聚合反应的物质和少量低聚合物，还可能吸铁、铝、铜等重金属离子。当树脂与水、酸、碱或其他溶液相接触时，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。所以，新树脂在投运前要进行预处理。 阳树脂预处理步骤如下： 首先使用饱和食盐水，取其量约等于被处理树脂体积的两倍，将树脂置于食盐溶液中浸泡18-20小时，然后放尽食盐水，用清水漂洗净，使排出水不带黄色;其次再用2%-4%NaOH溶液，其量与上相同，在其中浸泡2-4小时（或作小流量清洗），放尽碱液后，冲洗树脂直至排出水接近中性为止。最后用5%HCL溶液，其量亦与上述相同，浸泡4-8小时，放尽酸液，用清水漂流至中性待用。 阴离子交换树脂 树脂的贮存： 离子交换树脂肪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。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。 新树脂的预处理： 新树脂常含有溶剂、未参加聚合反应的物质和少量低聚合物，还可能吸着铁、铝、铜等重金属离子。当树脂与水、酸、碱或其他溶液 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。所以，新树脂在投运前要进行预处理。 阴树脂的预处理 其预处理方法中的第一步与阳树脂预处理方法中的第一步相同；而后用5%HCL浸泡4-8 小时，然后放尽酸液，用水清洗至中性；而后用2%-4%NaOH溶液浸泡4-8小时后，放尽碱液，用清水洗至中性待用。 离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换。按交换基团性质的不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。常用的离子交换设备装填的树脂大都是201ｘ7强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂及001ｘ7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。如果在水质要求特别高的场合则使用抛光树脂。 树脂保存方法
离子交换树脂分类
离子交换树脂分类 一、离子交换树脂的组成 离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构高分子化合物，其结构由三部分组成：不溶性的三维空间网状骨架，连接在骨架上的功能基团和功能基团所带的相反电荷的可交换离子。 H)（强酸性阳离子交换树 阳离子交换树脂：骨架上结合有磺酸基(-SO 3 脂）或羧酸基(-COOH)(弱酸性阳离子交换树脂）。 阴离子交换树脂：骨架上结合有季铵基(强碱性阴离子交换树脂)，伯胺基、仲胺基、叔胺基（弱碱性阴离子交换树脂）。 二、离子交换树脂的分类 按骨架结构不同：凝胶型(干态无孔，吸水后产生微孔)和大孔型(树脂内部无论干、湿或收缩、溶胀都存在着比凝胶型树脂更大、更多的孔)。 根据所带的功能基团的特性：阳离子交换树脂（带酸性功能基，能与阳离子进行交换）、阴离子交换树脂（带碱性功能基，能与阴离子进行交换）和其它树脂。 三、离子交换树脂的命名方法 根据离子交换树脂的功能基的性质，将其分为强酸(0)、弱酸(1)、强碱(2)、弱碱(3)、螯合(4)、两性(5)和氧化还原(6)七类(各类后面的数字为其分类代号)。 离子交换树脂的骨架分为苯乙烯系(0)、丙烯酸系(1)、酚醛系(2)、环氧系(3)、乙烯吡啶系(4)、脲醛系(5)、氯乙烯系(6)七类(各类后面的数字为骨架分类代号)。
命名方法： D ¤△▼×■ D 大孔树脂在名称前加D ¤分类代号（阴、阳、酸、碱、强、弱） △骨架分类代号 ▼顺序号 ×■凝胶型树脂后加*并注明交联度 举例： 001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 D001 大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 D113 大孔弱酸性丙烯酸系阴离子交换树脂
阴离子交换树脂
阴离子交换树脂 离子交换法2007年02月05日星期一23:04一、前言 离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一 种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。 离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状，其大小约为0.1~1mm，其离子交换能力依其交换能力特征可分： １. 强碱型阴离子交换树脂：主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之－N+(CH3)3，在氢氧形式下，－N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出，以进行交换，强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。 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。 ２. 弱碱型阴离子交换树脂：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） 如氨基，仅能去除强酸中的阴离子如SO42-，Cl－或NO3－，对于HCO3－，CO32－或SiO42－则无法去除。 3 . 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－ 注意事项 1、离子交换树脂含有一定水份，不宜露天存放，储运过程中应保持湿润，以免风干脱水，使树脂破碎，如贮存过程中树脂脱水了，应先用浓食盐水（10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放入水中，以免树脂急剧膨胀而破碎。 2、冬季储运使用中，应保持在5-40℃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，食盐水浓度可根据气温而定。 3、离子交换树脂的工业产品中，常含有少量低聚合物和未参加反应的单体，还含有铁、铅、铜等无机杂质，当树脂与水、酸、碱或其它溶液接触时，上述物质就会转入溶液中，影响出水质量，因此，新树脂在使用前必须进行预处理，一般先用水使树脂充分膨胀，
阴阳离子交换树脂分离技术
阴阳离子交换树脂分离技术 在化学除盐系统中由于设备缺陷或树脂存放时误装等原因，容易造成床内阴、阳树脂混合，使除盐系统再生不合格或制水水质变差。本文利用阴、阳树脂的比重差，采用浮选法将混合过后的阴、阳树脂进行分离，从而恢复除盐系统出水品质，同时避免了更换树脂造成的浪费。 标签：阴树脂；阳树脂；氯化钠；搅拌；分离 1 現状 汽水二车间化水专业一级除盐设备F系列发现阴床出水电导率、pH、碱度均高，阴床再生后正洗、循环时间较长，且设备周期制水量明显下降，由原来的24小时降为19小时。 2 原因排查 通过对F系列制水系统出水水质、系统流程的梳理，并且对阴床树脂进行取样分析鉴别，发现阴床内部树脂里确实含有部分阳树脂。 分析阴床内阳树脂的混入途径，结合反洗过程的工艺流程，进行查找。因反洗罐只有一台，当阴阳床树脂交替输入反洗罐时，存在树脂存留现象，这样就会造成阳树脂混入阴床。确认是在阴阳床大反洗过程中交替输入反洗罐时发生了树脂混杂。 3 解决措施 ①将F系列阳床反洗系统进行改造。将F系列阳床反洗系统与老系统阳反洗系统进行改造，解决共用一台反洗罐的问题，杜绝了阳树脂再次混入阴床内的途径； ②将阴床内混入的阳树脂进行分离。对阴、阳树脂的性质加以研究，确定实施方案。 4 一级除盐系统阴阳树脂的分离方案 4.1 阴阳树脂的物理特性 阴阳树脂均呈球状颗粒，阴树脂粒度在0.45～0.9mm，阳树脂粒度在0.63～1.25mm，阴树脂密度在湿态状态下的颗粒密度为1.05～1.11g/mL，阳树脂密度在湿态状态下的颗粒密度为1.24～1.28g/mL（如表1）。 从表1可以看出阴阳树脂的颗粒粒径范围有交叉不能采用筛分法。
离子交换树脂的研究现状与应用
离子交换树脂 摘要：本文综述了离子交换树脂的发展历史、分类；在各领域的应用、树脂的使用和保管方法及其发展前景等。 关键词：离子交换树脂；分类；应用；保管 1 引言 离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物。在它的分子结构中，一部分为树脂的基体骨架，另一部分为由固定离子和可交换离子组成的活性基团。离子交换树脂具有交换、选择、吸附和催化等功能，在工业高纯水制备、医药卫生、冶金行业、生物工程等领域都得到了广泛的应用。近年来，离子交换树脂无论是从种类、结构还是性能上都出现了很大的变化，其生产和应用也都得到了很大的发展。 我国自20世纪50年代以来开始生产和应用离子交换树脂。经过半个多世纪的发展，国内常规离子交换树脂的制备和应用技术已经较为成熟，水平与国外相当。离子交换树脂主要应用于电力、食品、医药、电子和冶金等行业，随着锅炉给水、饮用水和电子用水等对离子交换出水的纯度要求日益提高，促使常规的离子交换树脂生产和应用技术不断完善，同时催生了许多新型的生产工艺不断涌现，使得离子交换树脂产品升级和技术进步的步伐也日益加快。 2 离子树脂的分类 依据离子交换树脂所带活性基团的性质，离子交换树脂课分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。能与水中阳离子进行交换反应的称为阳离子交换树脂;能与水中的阴离子进行交换反应的称为阴离子交换树脂。根据活性基团上Hˉ和OHˉ电离的强弱程度，又可以分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂，以及强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。 2.1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SO3ˉ，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
离子交换树脂
离子交换树脂 为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换。这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底，因而能制得很纯的水。所以，在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中，它是一个必要的步骤。 离子交换处理，必须用一种称做离子交换剂的物质（简称交换剂）来进行。这种物质遇水时，可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，离子交换剂的种类很多，有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分，大概情况如表所示。此外，按结构特征来分，还有大孔型和凝胶型等。 离子交换剂的分类 天然海绿砂 无机质 人造合成沸石 离子交换剂 碳质磺化煤强酸性磺酸基(-SO3H) 阳离子型 有机质弱酸性羧酸基（－COOH） 强碱性Ⅰ型｛-N(-CH3)3｝OH 离子交换树脂阴离子型Ⅱ型｛－N(CH3)2｝OH 弱碱性（－(NH3)OH、（＝NH2） OH 或 （≡NH）OH 其他－氧化还原型、有机物清除除型等 第一节离子交换剂的结构 离子交换树脂属于高分子化合物，结构比较复杂.离子交换剂的结构可以被区分为两个部分：一部分具有高分子的结构形式，称为离子交换剂的骨架；另一部分是带有可交换离子的基团（称为活性集团），它们化合在高分子骨架上.所谓“骨架”，是因为它具有庞大的空间结构，支持着整个化合物，正象动物的骨架支持着肌体一样，从化学的观点来说，它是一种不溶于水的高分子化合物，现将常用离子交换剂的结构简单介绍如下。 一、磺化煤 磺化煤是一种半化合成的离子交换剂，它利用煤质本身的空间结构作为高分子骨架，用浓硫酸处理的方法（称磺化）引入活性基团而制成。 磺化煤的活性基团，除了有由于磺化而引入的－SO3H外，还有一些煤质本身原有的基团（如－COOH和－OH）以及因硫酸氧化作用生成的羧酸（－COOH），所以它实质上是一种混合型离子交换剂。 磺化煤的价格比较便宜，是过去水处理系统中广泛应用的交换剂，但由于它有以下的缺点，所以现在大都为合成离子交换树脂所替代：
离子交换树脂浅谈
离子交换树脂 摘要：我国自20世纪50年代以来开始生产和应用离子交换树脂。经过半个多世纪的发展，国内常规的离子交换树脂制造和应用技术已经较为成熟，水平与国外相当。 关键字：水处理、离子交换树脂、湿法冶金 前言：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。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。 特点 1.树脂颗粒尺寸 离子交换树脂通常制成珠状颗粒，树脂颗粒较细者，反应速度较大，但细颗粒对液体阻力较大，需要较高的工作压力。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9000粒子可以通过其相对应的筛孔直径，称为树脂的“有效粒径”。大粒径树脂为0.6~1. 2mm(20^40目)之间，粉末树脂的粒径树脂0. 01~0. 1mm。一般离子交换树脂的粒径。 2.树脂的密度 树脂密度分为干密度和湿密度。干密度是在温度115℃真空干燥后的密度。 干真密度=干树脂重/干树脂颗粒的体积g/cm3 湿密度又分湿真密度和湿视密度。 (1)湿真密度一是树脂在水中充分膨胀后的质量与自身所占体积(不含树脂颗粒的空隙)比 值(g/ cm3,不同类型树脂，湿真密度不同。 湿真密度=湿树脂重/湿树脂颗粒的体积g/cm3 即使同一类型的阳树脂或阴树脂，由于所含交换离子种类不同，湿真密度大小也不相同，此值一般在1.04~1.3之间，阳树脂常比阴树脂湿真密度大。 湿真密度在双层床工艺过程中与树脂的分层效果有关， (2)湿视密度。 树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。交联度高的树脂密度较高，强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性，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;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。. 此值一般在0.60~0.85之间，实际采用湿视密度(堆积密度)来计算离子交换器内填充树脂的质量。
离子交换树脂的变质
离子交换树脂的变质、污染与复 一、离子交换树脂的变质 离子交换树脂在水处理系统运行的过程中，由于氧化或降解，树脂结构遭受破坏，这是一种不可逆的树脂的劣化，成为树脂的变质。 （一）阳离子交换树脂的氧化 1.阳树脂氧化的原因和现象 阳树脂氧化的主要原因是由于水中有氧化剂，如游离氯、硝酸根等，水中重金属离子能起催化作用，当温度高时，树脂受氧化剂浸蚀更为严重，其结果是使树脂交换基团降解和交换骨架断裂，树脂颜色变淡和其体积增大。 2.防止树脂被氧化的方法 （1）活性炭过滤用活性炭过滤水进行脱氧是防止树脂被氧化的常用方法，其原理是基于吸附作用，并在被吸附的活性炭表面上进行下面的化学反应。其反应为： C--－+HOCl→CO－+HCl 活性炭脱氯是一种简单、经济、行之有效的方法，故得到普通应用。 （2）化学还原法化学还原法是在含有余氯的水中，投加一定量还原剂（如SO2或Na2SO3）进行脱氯。 （3）选用高交联度的大孔阳树脂。 （4）避免使用质量差的盐酸其中含有氧化剂对阳树脂造成危害。 （二）强碱性阴树脂的降解 在离子交换水处理系统中，强碱性阴树脂通常是置于阳树脂后使用，一般是遭受水中溶解氧的氧化，以及再生过程中碱中所含的氧化剂（如ClO3－和FeO42－）的氧化，其结果是强碱性季铵基团逐渐降解，但不会发生骨架的断链。在化学除盐工艺中，强碱性阴树脂的降解主要表现为对中性盐的分解容量，特别是对硅的交换容量下降。 季铵基团受氧化后，按叔、仲、伯胺顺序降解的过程如下： CH3 CH3
R—N CH3 [O]R—N [O] R═N—CH3 [O]R≡N 非碱性物质 CH3 CH3 2.防止强碱性阴树脂降解的方法 (1) 真空除气法通过使用真空除气器，减少阴床进水中的氧含量。 (2)降低再生液中含铁量降低再生液中含铁良，必须认真做好碱液系统中的铁的腐蚀控制。 (3)选用隔膜法生产的烧碱，降低碱液中NaClO3的含量（可降至6～7㎎／L）。 二、离子交换树脂的污染与复 在离子交换处理系统中，由于水中杂质浸入，至使树脂性能下降，因尚未涉及树脂结构的破坏，故这种劣化现象称树脂的污染。树脂的污染是一个可逆的过程，也就是当树脂被污染后，通过适当的处理，可以恢复其交换性能，这种处理称为树脂的复。 （一）铁对树脂的污染 1.污染的现象 阳阴树脂都可能发生铁的污染，被铁污染的树脂的颜色明显变深，甚至呈黑色；铁污染 会使树脂床层的压降增加和可能导致偏流；严重降低交换容量和再生效率；会使树脂含水量增加；还会使阴树脂加速降解。 2.污染的原因 在阳树脂的使用中，原水带入的铁离子大部分以Fe2+存在，它们被树脂吸附后，部分被氧化为Fe3+，再生时这些铁离子不能完全被H+交换出来。这是由于形成的高价铁化合物，牢固地沉积在树脂部和表面，堵塞了树脂微孔，从而影响了孔道扩散，造成铁的污染。在水的预处理中，使用铁盐作混凝剂时，部分矾花被带入阳床，由于树脂层的过滤作用，矾花被积聚在树脂表面，再生时，酸液溶解了矾花，使之成为Fe3+也会形成铁污染。一般用于软化水处理的纳离子交换的阳树脂，更容易受到铁的污染。 铁对阴树脂污染的原因主要是再生用的烧碱溶液中含有Fe2O3和NaClO3，它们生成高铁酸盐（如FeO43+）。高铁酸盐随碱液进入阴床后，因pH值降低，发生分解反应： 2FeO42++10H+ 2Fe3++3/2O2+5H2O