指示劑變色陽離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)類型及特性

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(zhì)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(chǎn)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(jié)水、除氧器、省煤器、主蒸汽等H+電導(dǎo)儀前，將水中帶入的游離氨除去，并將所有的陽離子全部轉(zhuǎn)化為H+離子，避免了Ca2+、Mg2+、Na+泄漏進入凝結(jié)水而電導(dǎo)儀顯示值反倒降低的現(xiàn)象發(fā)生。

   變色陽樹脂與H+電導(dǎo)儀聯(lián)合使用，用于監(jiān)測凝汽器泄漏量是否超標(biāo)，決定凝結(jié)水是否需要處理，監(jiān)測給水、蒸汽水質(zhì)品質(zhì)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。是火力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督重要和為倚重的化學(xué)表計。

變色樹脂使用范圍：監(jiān)測和控制給水、凝結(jié)水和蒸汽的氫電導(dǎo)率，是保證水汽質(zhì)量，控制火電廠水汽系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢的重要手段之一。 

由于水汽中氨的濃度、取樣流速經(jīng)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(dǎo)率測量值偏低；當(dāng)H型交換柱失效，大量銨離子透過，氫電導(dǎo)率測量值又偏高。因此，當(dāng)交換柱失效后引起氫電導(dǎo)率變化時，難以及時判斷是水質(zhì)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(zhì)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(jīng)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(dǎo)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(yīng)再生成氫型樹脂后儲存。 

指示劑變色陽離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)類型及特性

　　一、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)類型

　　1、凝膠型樹脂。用普通聚合法制成的離子樹脂都是由許多不規(guī)則的網(wǎng)狀高分子構(gòu)成的，類似凝膠，故稱凝膠型樹脂。凝膠型樹脂的孔眼由高分子鏈和交聯(lián)劑相鍵合而形成，普通凝膠型樹脂的孔眼孔徑平均為1~2nm，這些孔眼不是其原有的，而是當(dāng)它浸人水中時，由于活性基團發(fā)生水化而顯示出來的。這種樹脂的缺點是，抗氧化性和機械強度差，易受有機物污染等。

離子交換樹脂

　　2、大孔型樹脂。大孔型樹脂因其孔眼比凝膠型的大得多而得名，而大孔型的孔徑在20~100nm以上。大孔型樹脂實際上由許多小塊凝膠型樹脂構(gòu)成，孔眼存在于這些小塊凝膠之間。大孔樹脂的交聯(lián)度通常要比凝膠型樹脂的大，因為這樣可制得抗氧化性好和機械強度高的樹脂。對于大孔樹脂來說，由于其大孔中反應(yīng)緩慢的過程。由于大孔型樹脂中的孔大，離子交換反應(yīng)的速度加快，而且能抗有機物的污染(因為被截留的有機物容易在再生時通過這些孔道除去)。大孔型樹脂的交換容量較低，再生時酸、堿的用量較大。

離子交換樹脂

　　二、離子交換樹脂的特性

　　(一)物理性能

　　樹脂顆粒尺寸

　　離子交換樹脂通常制成珠狀顆粒，樹脂顆粒較細者，反應(yīng)速度較大，但細顆粒對液體通過的阻力較大，需要較高的工作壓力。將樹脂在充分吸水膨脹后進行篩分，累計其在20、30、40、50…目篩網(wǎng)上的留存量，以9000粒子可以通過其相對應(yīng)的篩孔直徑，稱為樹脂的“有效粒徑"。大粒徑樹脂為0.6~1.2mm(20^40目)之間，粉末樹脂的粒徑樹脂0.01~0.1mm。

離子交換樹脂

　　(二)樹脂的密度

　　樹脂密度分為干密度和濕密度。干密度是在溫度115℃真空干燥后的密度。

　　1、濕真密度一。是樹脂在水中充分膨脹后的質(zhì)量與自身所占體積(不含樹脂顆粒的空隙)的比值(g/cm3，不同類型樹脂，濕真密度不同。濕真密度=濕樹脂重/濕樹脂顆粒的體積g/cm3。即使同一類型的陽樹脂或陰樹脂，由于所含交換離子種類不同，濕真密度大小也不相同，此值一般在1.04~1.3之間，陽樹脂常比陰樹脂濕真密度大。濕真密度在雙層床工藝過程中與樹脂的分層效果有關(guān)。

　　2、濕視密度。濕視密度又稱堆積密度，是指樹脂在水中充分溶脹后，單位體積樹脂所具有的質(zhì)量。濕視密度=濕樹脂質(zhì)量/濕樹脂的堆積體積g/cm3}。樹脂的密度與它的交聯(lián)度和交換基團的性質(zhì)有關(guān)。交聯(lián)度高的樹脂密度較高，強酸性或強堿性樹脂的密度高于弱酸或弱堿性，大孔型樹脂的密度則較低。例如，苯乙烯系凝膠型強酸陽離子樹脂的真密度為1.26g/mL，視密度為0.85g/mL；丙烯酸系凝膠型弱酸陽離子樹脂的真密度為1.19g/mL，視密度為0.75g/mL。此值一般在0.60~0.85之間，實際采用濕視密度（堆積密度）來計算離子交換器內(nèi)填充樹脂的質(zhì)量。