離子交換樹(shù)脂的物理性能：外觀、水溶性浸出物、含水量

離子交換樹(shù)脂的物理性能

1.3.1離子交換樹(shù)脂外觀

離子交換樹(shù)脂的外觀包括：顆粒的形狀、顏色、完整性以及樹(shù)脂中的異樣顆粒和雜質(zhì)

等。目前各種產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)外觀指標(biāo)見(jiàn)表1.5。

一般情況下，樹(shù)脂產(chǎn)品的外觀應(yīng)該保持：

整齊的圓球形，無(wú)破裂的顆粒；凝膠型樹(shù)脂顆粒應(yīng)光滑透亮。

表1.5水處理用離子交換樹(shù)脂外觀

（2）顏色均一。若有雜色顆粒，說(shuō)明混入了其他品種樹(shù)脂或質(zhì)量不一的樹(shù)脂。當(dāng)樹(shù)

脂發(fā)生霉變時(shí)，可能表現(xiàn)出青綠色和紅色。

（3）無(wú)異樣顆粒（如不定形顆粒和“軟球”）。軟球是低聚物顆?；蛭淳酆虾玫念w粒。

一般弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中易出現(xiàn)“軟球”。軟球較輕，且容易粘夾在樹(shù)脂層中，會(huì)給運(yùn)

行帶來(lái)困難。

（4）無(wú)雜質(zhì)。雜質(zhì)包括金屬腐蝕產(chǎn)物、橡膠老化后的碎塊和包裝材料的碎片等。使

用前應(yīng)將雜質(zhì)除去。

注意，不能單從樹(shù)脂的顏色來(lái)判斷樹(shù)脂的型號(hào)和類別。如001×7、001×10強(qiáng)酸性陽(yáng)

離子交換樹(shù)脂和Duolite CC3弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂都是棕色，尤其是大孔樹(shù)脂，如大孔

強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂、大孔弱堿性陰離子交換樹(shù)脂和大孔弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂都可

能是乳白色的。

1.3.2離子交換樹(shù)脂的水溶性浸出物

將新樹(shù)脂樣品浸泡在水中，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間以后，可以在水中發(fā)現(xiàn)從樹(shù)脂中浸出許多水

溶性雜質(zhì)，最明顯的是聚苯乙烯系強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。一般只要有幾天時(shí)間，浸泡樹(shù)

脂的水就呈棕色，時(shí)間越長(zhǎng)顏色越深。水的顏色一般是由生產(chǎn)中殘留的低聚物和化工原

料造成的。

浸出物的性質(zhì)一般表現(xiàn)如下：

（1)陰離子交換樹(shù)脂的浸出物呈陽(yáng)離子性質(zhì)，其中主要有胺類和鈉。

（2）強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的浸出物為低分子磺酸鹽，這已為色譜法測(cè)定（浸出物的

氧化物是硫酸根）所證明。低分子硫酸鹽可溶于水中，不斷從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中釋放出

來(lái)，它會(huì)污染陰離子交換樹(shù)脂，因此必須控制浸出物的含量。

食品工業(yè)、核工業(yè)等對(duì)樹(shù)脂的水溶性浸出物有一定的限制。隨著人們對(duì)水質(zhì)要求的

不斷提高，對(duì)一般工業(yè)所使用的樹(shù)脂的水性浸出物允許量也會(huì)有所限制。

近年來(lái)，人們愈來(lái)愈重視強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂水溶性浸出物的危害，并要求對(duì)其進(jìn)

行定量測(cè)定。因此，在新樹(shù)脂投入使用初期，**先進(jìn)行1~2周期的試運(yùn)行，盡量清洗樹(shù)

脂中的水溶性浸出物，在使用一段時(shí)間后，可取出陽(yáng)離子交換樹(shù)e非行水溶性浸出物自

測(cè)定，以了解對(duì)陰離子交換樹(shù)脂的污染狀況。

1.3.3離子交換樹(shù)脂的含水量

指單位質(zhì)量離子交換材脂所含的非游離水分的多少，一般用百分?jǐn)?shù)表示。

離子交換樹(shù)脂顆粒內(nèi)的含水量是樹(shù)脂產(chǎn)品固有的性質(zhì)之一。它用單位質(zhì)量的、經(jīng)

定方法除去外部水分后的濕樹(shù)脂顆粒內(nèi)所含水分的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。離子交換樹(shù)脂的含水

量與樹(shù)脂的類別、結(jié)構(gòu)、酸堿性、交聯(lián)度、交換容量、離子形態(tài)等因素有關(guān)。樹(shù)脂在使用中

如果發(fā)生鏈的斷裂、孔結(jié)構(gòu)的變化、交換容量的下隆等現(xiàn)象，其含水量也會(huì)隨之發(fā)生變化。

因此，從樹(shù)脂含水量的變化也可以反映出樹(shù)脂內(nèi)在質(zhì)量的變化。

將干態(tài)的離子交換樹(shù)脂顆粒放在水中，它就會(huì)不斷地汲取水分，一定時(shí)間后，其吸收

的水量達(dá)到穩(wěn)定值，此時(shí)的含水量稱為平衡含水量。平衡含水量和樹(shù)脂本身的狀態(tài)有關(guān)，

通常稱平衡含水量為“含水量”。吸收了平衡含水量的樹(shù)脂顆粒離開(kāi)水環(huán)境置于空氣中，

顆粒表面還會(huì)附有一薄層水膜，樹(shù)脂顆粒內(nèi)仍含平衡水量。顯然，水膜是樹(shù)脂顆粒離開(kāi)水

環(huán)境時(shí)的機(jī)械攜帶，其厚度主要取決于樹(shù)脂表面性質(zhì)、水的黏度、顆粒和水相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速

度，另外樹(shù)脂顆粒之間的空隙也會(huì)夾帶水分。但是當(dāng)樹(shù)脂的水膜不斷蒸發(fā)，水膜的完整性

遭破壞時(shí)，內(nèi)部水分就要逸出，久之就變?yōu)楦蓸?shù)脂。由于樹(shù)脂顆粒內(nèi)外水分無(wú)法分離，如

何除去膜外水及水膜水，而又能保持內(nèi)部水分不損失是測(cè)定樹(shù)脂含水量的關(guān)鍵。

（1）常用凝膠型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的含水量波動(dòng)較小，各地產(chǎn)品大致相同，工藝

較穩(wěn)定。

（2）國(guó)產(chǎn)苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂201×4、201×7含水量的差別比較大，這是各廠

產(chǎn)品交換容量相差較大、反應(yīng)時(shí)形成的副交聯(lián)程度不同等原因所致。

（3）大孔樹(shù)脂含水量要比相同交聯(lián)度凝膠型樹(shù)脂的含水量高。大孔樹(shù)脂的孔隙度沒(méi)

有明確規(guī)定，因此含水量有較大的差別。如特大孔的Amberlite IRA-938強(qiáng)堿性陰離子

交換樹(shù)脂的含水量可達(dá)80%（氫氧型）左右，而同類的凝膠型樹(shù)脂含水量為56%左右。含

水量越高，越有利于離子擴(kuò)散；含水量越低，體積全交換容量越高。

（4）同種樹(shù)脂含水量隨離子形態(tài)的不同而不同。一種基團(tuán)帶有不同離子時(shí)，其結(jié)合

水的能力不同，樹(shù)脂含水量就不同。因此在表示樹(shù)脂含水量時(shí)，必須指明離子形態(tài)。常用

國(guó)產(chǎn)離子交換樹(shù)脂的含水量如表1.6所示。

表1.6常用國(guó)產(chǎn)離子交換樹(shù)脂的含水量

在一般情況下，凝膠型樹(shù)脂的含水量取決于交聯(lián)度，大孔型樹(shù)脂的含水量取決于交聯(lián)度和孔隙度?？梢詮哪z型樹(shù)脂的含水量推算其交聯(lián)度，這對(duì)了解其結(jié)構(gòu)是有意義的。

表1.7列舉了強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂交聯(lián)度和含水量的關(guān)系。隨交聯(lián)度的提高，含水量明顯減少。如果這一類樹(shù)脂的含水量發(fā)生了變化，可以推斷其交聯(lián)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。一般說(shuō)來(lái)，在使用中強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂因氧化（如受水中游離氯的侵害）發(fā)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)斷裂時(shí)，含水量就增加。氧化試驗(yàn)前后樹(shù)脂含水量的變化情況，如表1.8所示。

表1.7交聯(lián)度對(duì)001系列強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂含水量的影響（氫型樹(shù)脂，離心法測(cè)定）

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表1.8氧化試驗(yàn)前后離子交換樹(shù)脂含水量的情況

%

陰離子交換樹(shù)脂受氧化的情況比陽(yáng)離子交換樹(shù)脂少得多，在使用中主要發(fā)生的問(wèn)題是基團(tuán)降解、脫落和被有機(jī)物污染。這會(huì)使陰離子交換樹(shù)脂含水量降低，如表1.9所示。

表1.9使用中陰離子交換樹(shù)脂含水量降低情況（氫氧型Ⅱ型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂）