大孔树脂骨架部分的性质与凝胶树脂基本相同,但大孔树脂具有且孔径较大的物理孔结构。这一特性使大孔树脂在耐污染、机械强度、抗氧化性等使用性能方面比凝胶树脂更具优势,但大孔树脂的交换容量一般会相对较低,且制造成本相对较高。
凝胶型树脂外观呈透明球状颗粒,其孔隙度很小,一般都在3nm以下,这些孔隙不是真正意义上的“孔”,而是由高分子链和交联剂相键合而形成的,它随运行条件而改变;在干的凝胶型树胶中,这些孔实际上是“消失"的。当凝胶型树脂浸人水中后,由于活性基团发生水化后,才显现出来。
凝胶型离子交换树脂具有交换容量高,合成的工艺要比大孔树脂的更加简单,孔径小,平均孔径约1~2nm,操作容量高、产水量比较大、颗粒均匀、物性强度好、耐温性能好、再生、成本较低等特点。经常使用于处理软水、纯水或化学制品。
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。
离子交换是一种可逆的化学反应,其中从溶液中除去溶解的离子并用相同或类似电荷的其他离子替换。离子交换树脂本身不是化学反应物,而是促进离子交换反应的物理介质。树脂本身由形成烃网络的有机聚合物组成。整个聚合物基质是离子交换位点,其中带正电离子(阳离子)或带负电离子(阴离子)的所谓“官能团”固定在聚合物网络上。这些官能团容易吸引相反电荷的离子。
在离子交换循环期间,将待处理的溶液加入离子交换树脂床中并使其流过树脂。当溶液移动通过离子交换树脂时,树脂的官能团吸引溶液中存在的任何抗衡离子。如果官能团对新抗衡离子的亲和力大于已经存在的那些离子,那么溶液中的离子将移除现有的离子并取代它们,通过共享的静电吸引力与官能团结合。通常,离子的尺寸和/或价数越大,其与相反电荷的离子的亲和力就越大。
什么是树脂再生?
随着时间的推移,污染物离子与离子交换树脂中的所有可用交换位点结合。一旦树脂耗尽,通过所谓的再生循环将其恢复以供进一步使用。在再生循环期间,通过施加浓缩的再生溶液基本上逆转离子交换反应。根据树脂的类型和手头的应用,再生剂可以是盐,酸或苛性碱溶液。随着再生循环的进行,离子交换树脂释放污染物离子,将它们交换为再生溶液中存在的离子。污染物离子将作为再生剂流出物流的一部分离开树脂系统,并且需要被适当地排出。
有机污垢是树脂污垢和降解常见和昂贵的形式。通常,在井水中仅发现低含量的有机物质。然而,地表水可含有数百万分之一的天然和人造有机物质。天然有机物来自腐烂的植被。它们本质上是芳香族和酸性的,并且可以复合重金属,例如铁。这些污染物包括单宁,单宁酸,腐殖酸和富里酸。
如果再生温度太低,则在强碱阴离子树脂中可能发生二氧化硅结垢,或者如果来自用于再生弱碱单元的SBA单元的废水含有过多的二氧化硅,则在弱碱树脂中发生二氧化硅结垢。在低pH水平下,二氧化硅的聚合可以在弱碱树脂中发生。在耗尽的强碱阴离子树脂中也可能存在问题。通过在温(120°F)苛性钠中长时间浸泡除去二氧化硅污垢。
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