离子交换树脂应为不溶性物质。但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质,及树脂分解生成的物质,会在工作运行时溶解出来。交联度较低和含活性基团多的树脂,溶解倾向较大。
树脂在干燥时的密度称为真密度。湿树脂每单位体积(连颗粒间空隙)的重量称为视密度。树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。通常,交联度高的树脂的密度较高,强酸性或强碱性树脂的密度弱酸或弱碱性者,而大孔型树脂的密度则较低。
离子交换树脂含有大量亲水基团,与水接触即吸水膨胀。当树脂中的离子变换时,如阳离子树脂由H+转为Na+,阴树脂由Cl-转为OH-,都因离子直径增大而发生膨胀,增大树脂的体积。通常,交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换装置时,考虑树脂的膨胀度,以适应生产运行时树脂中的离子转换发生的树脂体积变化。
树脂在水处理工艺中的用途十分广泛。在给水处理中,可用于水质软化和脱盐,制取软化水、纯水和超纯水;在废水处理中,可除去废水中的某些有害物质,回收有价值化学品、重金属和稀有元素,在化工、生物制药等方面,能有效进行分离、浓缩、提纯等。
树脂的特点,其单元结构主要由三部分组成:不溶性的三维空间网状骨架、连接在骨架上的功能基和功能基团所带的相反电荷的可交换离子。随着离子交换技术的不断发展,树脂在水处理领域的应用不断扩大,越来越显示出它的性,具有可深度净化、、可再生性强等优点。
树脂在使用中可能出现的问题
1、反洗流失
反洗流量过大或反洗操作失常,会发生树脂流失,在地沟及废水池中常发现有大量树脂。
2、通流部位损坏
树脂从设备中漏出,进入后级设备或供水系统,造成后级设备运行困难,出水水质恶化。
3、树脂分层不清
例如混床要求两种树脂能很好地分层,否则会降低其制水量和出水水质。严重时,将使出水达不到要求的指标。
4、浊度对阳树脂的污染
进水浊度超出要求或直流凝聚发生沉淀现象,有较多的悬浮物进入级离子交换器时,会发生污染树脂现象。这些悬浮物往往含有凝聚剂,一般是金属离子的盐。
5、结硫酸钙沉淀
当用硫酸再生阳树脂时,如果硫酸浓度过高和流速过慢,会发生硫酸钙沉积在树脂颗粒表面上,导致出水有硬度。此时可用盐酸再生一次,将沉积的硫酸溶解,或及时用大量的水冲洗。
有机物污染树脂是水处理中存在的主要问题。随着天然水的污染越来越严重,树脂的污染给水处理带来了很大的威胁。树脂碱性越强,受到有机物污染的程度越严重,进水中有机物和强酸阴离子比值越大,对树脂污染程度越大。
水处理树脂的材料有很多,常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯),也有苯乙烯和交联剂二乙烯苯聚合得到,还有酚醛类、环氧类、乙烯基吡啶类、脲醛类和氯乙烯类等,不同的材料制成的树脂各不相同,各自有各自的优势,比如丙烯酸系树脂主要用于脱色方面,而苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质。
树脂在水处理中的应用:
1.可用于水质软化和脱盐、制取软化水、纯水和超纯水。
2.在废水处理中,可除去废水中的某些有害物质,回收有价值化学品、重金属和稀有元素。
3.在化工、生物制药等方面,能有效地进行分离、浓缩、提纯等。
4.在食品行业中可以用于制糖、味精、酒的精制。
5.饮用水的过滤,去除钙镁离子,降低饮用水的硬度。
6.在有机合成中,离子交换树脂可以作为催化剂,进行酯化、水解等反应。
7.湿法冶金及其他离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。