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指示劑變色陽離子交換樹脂的結構類型及特性

變色數脂可以用來監測陽床或陰床出水，在陽床或陰床臨近失效時及時指示失效點，是在線監測儀表直觀和有效的補充。具有穩定可靠、使用簡便、不污染水質的優點。

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，產品色差十分明顯。同時還具有良好的交換容量和物理穩定性。

       變色陽樹脂一般用在火電廠凝結水、除氧器、省煤器、主蒸汽等H+電導儀前，將水中帶入的游離氨除去，并將所有的陽離子全部轉化為H+離子，避免了Ca2+、Mg2+、Na+泄漏進入凝結水而電導儀顯示值反倒降低的現象發生。

   變色陽樹脂與H+電導儀聯合使用，用于監測凝汽器泄漏量是否超標，決定凝結水是否需要處理，監測給水、蒸汽水質品質是否滿足標準要求。是火力發電廠化學監督重要和為倚重的化學表計。

變色樹脂使用范圍：監測和控制給水、凝結水和蒸汽的氫電導率，是保證水汽質量，控制火電廠水汽系統腐蝕結垢的重要手段之一。 

由于水汽中氨的濃度、取樣流速經常變化，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，使氫電導率測量值偏低；當H型交換柱失效，大量銨離子透過，氫電導率測量值又偏高。因此，當交換柱失效后引起氫電導率變化時，難以及時判斷是水質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，可以及時發現水質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進行氫電導率的測定。 

（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，應再生成氫型樹脂后儲存。 

指示劑變色陽離子交換樹脂的結構類型及特性

　　一、離子交換樹脂的結構類型

　　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則的網狀高分子構成的，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，而是當它浸人水中時，由于活性基團發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成，孔眼存在于這些小塊凝膠之間。大孔樹脂的交聯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，由于其大孔中反應緩慢的過程。由于大孔型樹脂中的孔大，離子交換反應的速度加快，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…目篩網上的留存量，以9000粒子可以通過其相對應的篩孔直徑，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。

　　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量。濕視密度=濕樹脂質量/濕樹脂的堆積體積g/cm3}。樹脂的密度與它的交聯度和交換基團的性質有關。交聯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填充樹脂的質量。