氫型變色樹脂的基體組成與結構

變色數(shù)脂可以用來監(jiān)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(jiān)測儀表直觀和有效的補充。具有穩(wěn)定可靠、使用簡便、不污染水質(zhì)的優(yōu)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(fā)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(chǎn)品色差十分明顯。同時還具有良好的交換容量和物理穩(wěn)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(zhuǎn)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(xiàn)象發(fā)生。

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

變色樹脂使用范圍：監(jiān)測和控制給水、凝結水和蒸汽的氫電導率，是保證水汽質(zhì)量，控制火電廠水汽系統(tǒng)腐蝕結垢的重要手段。 

由于水汽中氨的濃度、取樣流速經(jīng)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(zhì)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(fā)現(xiàn)水質(zhì)惡化問題并及時采取解決措施。 

變色樹脂使用方法： 

購買的變色樹脂是未處理的Na型樹脂，必須經(jīng)過以下方式處理才可以使用： 

（1）將樹脂放入容器中，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10%NaCl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5%HCl再生液動態(tài)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(tǒng)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。 

氫型變色樹脂的基體組成與結構
                 

　　離子交換樹脂的集體組成

　　離子交換樹脂的基體，制造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)兩大類，它們分別與交聯(lián)劑二乙烯苯產(chǎn)生聚合反應，形成具有長分子主鏈及交聯(lián)橫鏈的網(wǎng)絡骨架結構的聚合物。苯乙烯系樹脂是先使用的，丙烯酸系樹脂則用得較后。

　　這兩類樹脂的吸附性能都很好，但有不同特點。丙烯酸系樹脂能交換吸附大多數(shù)離子型色素，脫色容量大，而且吸附物較易洗脫，便于再生，在糖廠中可用作主要的脫色樹脂。苯乙烯系樹脂擅長吸附芳香族物質(zhì)，善于吸附糖汁中的多酚類色素(包括帶負電的或不帶電的)；但在再生時較難洗脫。因此，糖液先用丙烯酸樹脂進行粗脫色，再用苯乙烯樹脂進行精脫色，可充分發(fā)揮兩者的長處。

離子交換樹脂

　　樹脂的交聯(lián)度，即樹脂基體聚合時所用二乙烯苯的百分數(shù)，對樹脂的性質(zhì)有很大影響。通常，交聯(lián)度高的樹脂聚合得比較緊密，堅牢而耐用，密度較高，內(nèi)部空隙較少，對離子的選擇性較強；而交聯(lián)度低的樹脂孔隙較大，脫色能力較強，反應速度較快，但在工作時的膨脹性較大，機械強度稍低，比較脆而易碎。工業(yè)應用的離子樹脂的交聯(lián)度一般不低于4%；用于脫色的樹脂的交聯(lián)度一般不高于8%；單純用于吸附無機離子的樹脂，其交聯(lián)度可較高

　　除上述苯乙烯系和丙烯酸系這兩大系列以外，離子交換樹脂還可由其他有機單體聚合制成。如酚醛系、環(huán)氧系、乙烯吡啶系、脲醛系等。

離子交換樹脂

　　離子交換樹脂的物理結構

　　離子樹脂常分為凝膠型和大孔型兩類。凝膠型樹脂的高分子骨架，在干燥的情況下內(nèi)部沒有毛細孔。它在吸水時潤脹，在大分子鏈節(jié)間形成很微細的孔隙，通常稱為顯微孔。濕潤樹脂的平均孔徑為2～4nm(2×10-6～4×10-6mm)。這類樹脂較適合用于吸附無機離子，它們的直徑較小，一般為0.3～0.6nm。這類樹脂不能吸附大分子有機物質(zhì)，因后者的尺寸較大，如蛋白質(zhì)分子直徑為5～20nm，不能進入這類樹脂的顯微孔隙中。

離子交換樹脂

　　大孔型樹脂是在聚合反應時加入致孔劑，形成多孔海綿狀構造的骨架，內(nèi)部有大量性的微孔，再導入交換基團制成。它并存有微細孔和大網(wǎng)孔，潤濕樹脂的孔徑達100～500nm，其大小和數(shù)量都可以在制造時控制?？椎赖谋砻娣e可以增大到超過1000m2/g。這不僅為離子交換提供了良好的接觸條件，縮短了離子擴散的路程，還增加了許多鏈節(jié)活性中心，通過分子間的范德華引力產(chǎn)生分子吸附作用，能夠象活性炭那樣吸附各種非離子性物質(zhì)，擴大它的功能。一些不帶交換功能團的大孔型樹脂也能夠吸附、分離多種物質(zhì)，例如化工廠廢水中的酚類物。