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指示劑變色樹脂進行離子交換反應的性能和再生問題
閱讀：55 發布時間：2024-11-22指示劑變色樹脂進行離子交換反應的性能和再生問題
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。
指示劑變色樹脂進行離子交換反應的性能和再生問題
樹脂的交換能力
氫型陽離子交換樹脂在水中可解離出氫離子(H+)，當遇到金屬離子或其它陽離子，就發生互相交換作用，但交換后的樹脂，就不再是氫型樹脂了。例如，當水中的陽離子如鈣離子、鎂離子的濃度相當大時，磺酸型的陽離子交換樹脂中的氫離子，可和鈣、鎂離子進行交換，而形成「鈣型」或「鎂型」的陽離子交換樹脂。
樹脂
如下式：2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(鈣型強酸性陽離子交換樹脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+2H+(鎂型強酸性陽離子交換樹脂) 氫型陽離子交換樹脂的交換能力與被交換的陽離子的價數有密切關系。在常溫下，低濃度水溶液中，交換能力隨離子價數增加而增加，即價數越高的陽離子被交換的傾向越大。此外，若價數相同，離子半徑越大的陽離子被交換的傾向也越大。如果離子交換樹脂是以自來水中經常出現陽離子列為參考對象，則氫型陽離子交換樹脂的交換能力順序可表示如下：
強酸性：Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+。
弱酸性：H+>Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+。
樹脂
由上述交換能力順序可知：強酸性與弱酸性陽離子交換樹脂的母體，對陽離子交換能力順序相同，的差異是：兩者對H+的交換能力不同，強酸性對氫離子的親和力弱，弱酸性對氫離子的親和力強，這個特性可能會深深影響它們在水草缸的作用與功能。雖然氫型弱酸性陽離子交換樹脂對氫離子的親合力強，但氫離子(H+)與氫氧離子(OH-)結合成水(H2O)的親合力更強，所以在堿性水質中，弱酸性陽離子交換樹脂中的H+會快速被OH-所消耗，OH-主要來自KH硬度(HCO3-)的水解反應：HCO3-+H2O←→ H2CO3 +OH-、H+所遺留之「活性位置」再改由其它陽離子如Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+……等依序取代，一直持續到HCO3-被消除為止(KH=0)。
樹脂
因此弱酸性陽離子交換樹脂的主要作用區間是在于pH=5~14的水質。由于HCO3-為暫時硬度的陰離子，因此當HCO3-被消除后，它的「當量陽離子」，如如鈣、鎂等離子也同時被取代，故能消除所有暫時硬度的「當量陽離子」。氫型強酸性陽離子交換樹脂對氫離子(H+)的親合力弱，使它在任何pH之下，它都具有交換能力，因此可以除去GH硬度(暫時硬度及硬度)。