离子交换树脂进行离子的交换反应的性能,主要由「交换容量」表现出来。所谓交换容量是指每克干树脂所能交换离子的毫克当量数,以m mol/g为单位。当离子为一价时(如K+),其毫克当量数即为其毫克分子数,对于二价(如Ca2+)或更多价离子(如Fe3+),其毫克当量数即为其毫克分子数乘以其离子价数。交换容量又分为「总交换容量」、「操作交换容量」和「再生容量」等三种表示方法。「总交换容量」表示每克干树脂所能进行离子交换反应的化学基总量,属于理论性计量。「操作交换容量」表示每克干树脂在某一定条件下的离子交换能力,属于操作性计量,它与树脂种类、总交换容量,以及具体操作条件(如接触时间、温度)等因素有关,可用于显示操作效率。「再生容量」表示每克干树脂在一定的再生剂量条件下,所取得的再生树脂之交换容量,可用于显示树脂再生效率。由于树脂的结构不同(主要是活性基数目不同),强酸性与弱酸性阳离子交换树脂的交换容量也不相同。一般而言,弱酸性的活性基数目通常多于于强酸性,故总交换容量较高约7.0 ~ 10.5 m mol/g,相形之下,强酸性仅约3.2 ~ 4.5mmol/g而已,但在实际应用中,弱酸性的操作交换容量却不一定高于强酸性,例如,pH值低于5时,弱酸性的操作交换容量为零,根本无交换作用。在pH值为6.5时,两者的操作交换容量相似;但在碱性溶液中,弱酸性远高于强酸性。在再生容量方面,弱酸性则通常高于强酸性,故弱酸性的使用寿命会更长一些。
配制。一般10﹪NaCl溶液。若软化器内树脂受冻结冰时,必须使树脂逐步缓慢自然解冻,不可突然解冻。
离子相对浓度高低对树脂的交换性质会产生很大的影响。当水溶液中氢离子的浓度相当大时,钙型或镁型的阳离子交换树脂中的钙离子或镁离子,可与氢离子进行交换,重新成为氢型阳离子交换树脂。换言之,交换反应也可以反方向进行。由于离子交换过程是可逆的,因此当交换树脂交换了一定量的离子后,可用相对浓度较高的氢离子再取代下来,使之一再重复被循环使用,这种作用称为再生(regeneration)。其反应式如下: (R-SO3)2Ca + 2H+ → 2R-SO3H + Ca2+ (R-COO)2Ca + 2H+ → 2R-COOH + Ca2+ 当氢型树脂中的氢离子,都被其它硬度离子交换后,这些树脂就没有软化水质作用,此时之状态称为「饱和」状态。再生操作主要目的就是将已经达到「饱和」状态的树脂,利用「再生剂」洗出所交换来的阳离子,让树脂重新再回复到原有的交换容量,或所期望的容量程度,或原有的树脂型态等。无论是强酸性或弱酸性阳离子交换树脂,都可以使用稀硫酸或作为再生剂,但一般认为以稀硫酸作为再生剂,效果可能会好一些。因为树脂若吸附有机物的话,稀硫酸较更能解析出有机物,所以一般工艺多采用稀硫酸为再生剂。不过实际应用时,可能因为硫酸的取得较为困难,所以多使用盐酸作为再生剂居多。
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