陰陽離子交換樹脂

陰陽離子交換樹脂是具有網狀立體結構的高分子多元酸或多元鹼的聚合物。網狀結構的骨架一般十分穩定，與酸、鹼及某些有機溶劑和一般弱氧化劑都不起作用，對熱也比較穩定。

基本介紹

• 中文名：陰陽離子交換樹脂
• 外文名：Ion exchange resin
• 類型：化學
• 化學式：-N (CH3)3
• 來源：樹脂

材料介紹

在其網狀結構的骨架上有許多可電離、可被交換的基團，如磺酸基(—SOH)、羧基(—COOH)及季胺基 (—NROH)等，正由於這些基團的存在，才使樹脂具有離子交換能力。

離子交換樹脂的種類很多，常用的是聚苯乙烯型離子交換樹脂。它是以苯乙烯和二乙烯苯聚合而成球形網狀結構，其中二乙烯苯是交聯劑。經濃硫酸磺化後，即製得聚苯乙烯型磺酸基陽離子交換樹脂。

如果用其它基團代替磺酸基，就可以得到一系列陽離子交換樹脂。例如—COOH、—OH等。這些基團上的氫離子可被樣品溶液中的陽離子交換。

離子交換樹脂內含有一定量的水份，在運輸及貯存過程中應儘量保持這部分水。如貯存過程中樹脂脫了水，應先用濃食鹽水（-10%）浸泡，再逐漸稀釋，不得直接放於水中，以免樹脂急劇膨脹而破碎。
在長期貯存中，強型樹脂應轉變成鹽型，弱型樹脂可轉變成相應的氫型或游離鹼型也可轉為鹽型，然後浸泡在潔淨的水中。樹脂在貯存或運輸過程中，應保持在5-40°C的溫度環境中，避免過冷或過熱，影響質量。若冬季沒有保溫設備時，可將樹脂貯存在食鹽水中，食鹽水的溫度可根據氣溫而定。

陰離子交換樹脂具有與陽離子交換樹脂同樣的有機骨架，只是在骨架上引入了可離解的鹼性基團，如—NH、—NH、—NHR等。這類樹脂若用NaOH溶液處理，則發生交換反應而轉變為—OH型陰離子交換樹脂。其反應如下：

R—N(CH)Cl + OH ====== R—N(CH)OH + C1

這些基團上的氫氧根離子可被樣品溶液中的陰離子交換。

陽樹脂分弱樹脂和強樹脂兩大類。分子式H-R(當然也可以是Na-R型), H就是氫離子。樹脂高度約0.8米到1.6米。當水從上向下，通過樹脂層時，水中的陽離子與樹脂的H離子發生交換，樹脂最上層是鐵鈣鎂離子，接著是鉀鈉氨離子。

出水水質是酸性的，PH值一般小於3。當運行約一天左右時，出水開始出現鈉離子，表示反應到了終點，需要用酸(HCl)反洗，將鈉鈣離子再置換出來。

產品介紹

C-100E為凝膠型聚苯乙烯磺酸基陽離子交換樹脂，系特級高純度產品，主要用於食品、釀造業、飲用水、食品加工用水製備等行業，該產品的標準高於EEC所規定的要求，並且符合美國FDA條款中第21條D3.25部份。它具有較好的化學和物理穩定性，強度高、流出物低，因此尤其適用於上述行業中。

典型的理化性能

聚合物骨架-----------------------------------------------聚苯乙烯-二乙烯苯

功能基---------------------------------------------------------聚苯乙烯磺酸基

出廠型式---------------------------------------------------------------------鈉型

外觀---------------------------------------------------------------淡色球狀顆粒

水份(鈉型)----------------------------------------------------------46—50%

粒度--------------------------------------------+1.2mm<5%;-0.3mm<1%

全交(鈉型)-----------------------------------------------≥1.9eq/L濕樹脂

-----------------------------------------------≥4.5eq/kg乾樹脂

膨脹率(Na+&reg;H+)--------------------------------------------------------≤5%

pH穩定性---------------------------------------------------------------0-14

比重(鈉型)-----------------------------------------------------------1.27

操作溫度(鈉型)----------------------------------------------------≤150℃

操作條件

(順流軟化水系統)

操作狀態 流速 液體 時間(分) 數量

運行 8-40BV/h 進水

反洗 7-12m/h 進水(5-30℃) 5-20 1.5-4BV

再生 2-7BV/h 8-20%NaCl 15-60 60-320g/l

淋洗(慢速) 2-7BV/h 進水 約30 2-4BV

淋洗(快速) 8-40BV/h 進水 約30 3-10BV

反洗展開率 50-75%

設計淋洗空間 100%

運行參數

陰陽離子交換樹脂用於軟化處理時運行效率由以下幾個參數決定：

a) 所用再生劑的濃度和量;

b) 被處理水的總硬度和含量;

c)進水流經床層時的流速。

在自來水的軟化中要求低再生水平和較高的除硬度的效果，因為能被接受的水質是通過噴淋蒸汽系統運行而得到的(在該系統內，原水與被完全軟化的蒸汽摻混然後生產出自來水)。在釀造行業或食品加工用水製備中，出水水質要求硬度小於5ppm，這可以用每升樹脂用70-80g的鹽來獲得。

在常規操作條件下，硬度泄漏值通常低於進水總硬度的1%，而工作交換容量也不受影響，除非進水中Na+(或其之一價離子)離子含量過高，大於可交換陽離子總數的25%。壓降與顆粒分布、床層深度、交換柱空隙率、流速及流體粘度有關。任何影響這些參數的因素都將影響壓降。

水力學特性

通過床層的壓降通常受到樹脂的分布、床層高度、離子交換柱的空間、進液的流速、粘性(與溫度有關)等這幾個因素的影響。

反洗時樹脂床層將膨脹到50-75%之間，目的是除去進液帶來的固體及交換柱中的空隙及氣泡，重新分布樹脂顆粒以得到最小的阻力。反洗時應逐步提高反洗流速，以免衝擊樹脂造成過載。床層展開率隨流速上升而上升，隨溫度上升而下降，如圖2所示。注意應防止過度展開以免樹脂流出。

化學穩定性

陰陽離子交換樹脂不溶於低濃度和中等濃度的酸、鹼以及一般的溶劑。然而應避免長時間接觸游離氯、次氯酸根及其它強氧化劑以防止鏈斷裂，這將導致樹脂含水量高，機械強度下降。與所有苯乙烯磺化樹脂一樣，鹽型(鈉型或鹼土金屬型)耐溫到150℃，酸型在高於120℃時趨向於水解，磺酸基被羥基取代。

陰離子樹脂

4200Cl 工業級強鹼性陰離子交換樹脂 AMBERJET 4200Cl是一種均勻顆粒、高品質，一型強鹼性陰離子交換樹脂。

苯乙烯/二乙烯苯共聚合體 官能基 -N (CH3)3 物理形態 不溶性﹐白色透明顆粒

出貨時之離子型態 氯離子型

含濕比率 49到55%(氯型)

比重 1.06到1.08(氯型)

包裝密度 670克/公升(氯型)

均勻係數 ?1.25 顆粒平均直徑 600-800um 細微顆粒含量 <0.425mm: 0.5%max

粗顆粒含量 >0.850mm: 5%max

可用於所有的水處理設備套用。經過”最佳化”設計的AMBERJET 4200Cl其顆粒的均勻性可適用於工業設備。當與AMBERJET 1200Na或1200H配合時，亦可用於混床系統。AMBERJET 4200Cl可直接取代傳統的凝膠型陰離子交換樹脂，置於新設的桶槽及即有設備桶槽的樹脂更換。