指示劑變色樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能和再生問(wèn)題

變色數(shù)脂可以用來(lái)監(jiān)測(cè)陽(yáng)床或陰床出水，在陽(yáng)床或陰床臨近失效時(shí)及時(shí)指示失效點(diǎn)，是在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀表直觀和有效的補(bǔ)充。具有穩(wěn)定可靠、使用簡(jiǎn)便、不污染水質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。

變色陽(yáng)樹(shù)脂是一種帶有指示劑的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，出廠(chǎng)型為氫型，通過(guò)變色陽(yáng)樹(shù)脂的水如果含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等各種陽(yáng)離子時(shí)，即與樹(shù)脂攜帶的H+發(fā)生交換，樹(shù)脂層開(kāi)始失效，失效層顏色明顯改變，指示水中有陽(yáng)離子泄露。H+型時(shí)為墨綠色，Na+型時(shí)為玫瑰紅色，產(chǎn)品色差十分明顯。同時(shí)還具有良好的交換容量和物理穩(wěn)定性。

       變色陽(yáng)樹(shù)脂一般用在火電廠(chǎng)凝結(jié)水、除氧器、省煤器、主蒸汽等H+電導(dǎo)儀前，將水中帶入的游離氨除去，并將所有的陽(yáng)離子全部轉(zhuǎn)化為H+離子，避免了Ca2+、Mg2+、Na+泄漏進(jìn)入凝結(jié)水而電導(dǎo)儀顯示值反倒降低的現(xiàn)象發(fā)生。

   變色陽(yáng)樹(shù)脂與H+電導(dǎo)儀聯(lián)合使用，用于監(jiān)測(cè)凝汽器泄漏量是否超標(biāo)，決定凝結(jié)水是否需要處理，監(jiān)測(cè)給水、蒸汽水質(zhì)品質(zhì)是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。是火力發(fā)電廠(chǎng)化學(xué)監(jiān)督重要和為倚重的化學(xué)表計(jì)。

變色樹(shù)脂使用范圍：監(jiān)測(cè)和控制給水、凝結(jié)水和蒸汽的氫電導(dǎo)率，是保證水汽質(zhì)量，控制火電廠(chǎng)水汽系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢的重要手段之一。 

由于水汽中氨的濃度、取樣流速經(jīng)常變化，加上機(jī)組啟停等原因，難以判斷H型交換柱何時(shí)失效。H型交換柱失效初期，由于少量銨離子穿透，使氫電導(dǎo)率測(cè)量值偏低；當(dāng)H型交換柱失效，大量銨離子透過(guò)，氫電導(dǎo)率測(cè)量值又偏高。因此，當(dāng)交換柱失效后引起氫電導(dǎo)率變化時(shí)，難以及時(shí)判斷是水質(zhì)惡化還是交換柱失效。目前國(guó)外采取的解決辦法是采用變色陽(yáng)離子交換樹(shù)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(shí)進(jìn)行再生處理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)惡化問(wèn)題并及時(shí)采取解決措施。 

變色樹(shù)脂使用方法： 

新購(gòu)買(mǎi)的變色樹(shù)脂是未處理的Na型樹(shù)脂，必須經(jīng)過(guò)以下方式處理才可以使用： 

（1）將新樹(shù)脂放入容器中，以除鹽水清洗2～3遍，至水清澈；如果樹(shù)脂變干，則清洗前需要加入10NaCl溶液浸泡2小時(shí)，以防止樹(shù)脂因急劇膨脹而破裂。 

（2）將清洗干凈的樹(shù)脂裝入實(shí)際交換柱中，以不少于10倍樹(shù)脂體積的5HCl再生液動(dòng)態(tài)逆流再生（與交換柱運(yùn)行水流方向相反），再生流速控制3m/h～5m/h，保證再生液與樹(shù)脂接觸時(shí)間不小于30min； 

（3）再生液進(jìn)完后以除鹽水按交換柱運(yùn)行水流方向大流量沖洗交換柱（沖洗流速10m/h～20m/h），沖洗時(shí)間不低于12h； 

（4）再生完畢、清洗干凈的氫交換柱可裝入實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行氫電導(dǎo)率的測(cè)定。 

（5）失效的變色樹(shù)脂氫型交換柱可直接進(jìn)行再生處理，再生步驟同(2)~(4)。 

變色樹(shù)脂的儲(chǔ)存:需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存的樹(shù)脂，應(yīng)再生成氫型樹(shù)脂后儲(chǔ)存。 

指示劑變色樹(shù)脂進(jìn)行離子交換反應(yīng)的性能和再生問(wèn)題

　　樹(shù)脂的交換能力

　　氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在水中可解離出氫離子(H+)，當(dāng)遇到金屬離子或其它陽(yáng)離子，就發(fā)生互相交換作用，但交換后的樹(shù)脂，就不再是氫型樹(shù)脂了。例如，當(dāng)水中的陽(yáng)離子如鈣離子、鎂離子的濃度相當(dāng)大時(shí)，磺酸型的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中的氫離子，可和鈣、鎂離子進(jìn)行交換，而形成「鈣型」或「鎂型」的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。

樹(shù)脂

　　如下式：2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(鈣型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+2H+(鎂型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂) 氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的交換能力與被交換的陽(yáng)離子的價(jià)數(shù)有密切關(guān)系。在常溫下，低濃度水溶液中，交換能力隨離子價(jià)數(shù)增加而增加，即價(jià)數(shù)越高的陽(yáng)離子被交換的傾向越大。此外，若價(jià)數(shù)相同，離子半徑越大的陽(yáng)離子被交換的傾向也越大。如果離子交換樹(shù)脂是以自來(lái)水中經(jīng)常出現(xiàn)陽(yáng)離子列為參考對(duì)象，則氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的交換能力順序可表示如下：

　　強(qiáng)酸性：Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+>H+。

　　弱酸性：H+>Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+。

樹(shù)脂

　　由上述交換能力順序可知：強(qiáng)酸性與弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的母體，對(duì)陽(yáng)離子交換能力順序相同，的差異是：兩者對(duì)H+的交換能力不同，強(qiáng)酸性對(duì)氫離子的親和力弱，弱酸性對(duì)氫離子的親和力強(qiáng)，這個(gè)特性可能會(huì)深深影響它們?cè)谒莞椎淖饔门c功能。雖然氫型弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)氫離子的親合力強(qiáng)，但氫離子(H+)與氫氧離子(OH-)結(jié)合成水(H2O)的親合力更強(qiáng)，所以在堿性水質(zhì)中，弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中的H+會(huì)快速被OH-所消耗，OH-主要來(lái)自KH硬度(HCO3-)的水解反應(yīng)：HCO3-+H2O←→ H2CO3 +OH-、H+所遺留之「活性位置」再改由其它陽(yáng)離子如Fe3+>Fe2+>Mn2+>Ca2+>Mg2+……等依序取代，一直持續(xù)到HCO3-被消除為止(KH=0)。

樹(shù)脂

　　因此弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的主要作用區(qū)間是在于pH=5~14的水質(zhì)。由于HCO3-為暫時(shí)硬度的陰離子，因此當(dāng)HCO3-被消除后，它的「當(dāng)量陽(yáng)離子」，如如鈣、鎂等離子也同時(shí)被取代，故能消除所有暫時(shí)硬度的「當(dāng)量陽(yáng)離子」。氫型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)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(shí)硬度及硬度)。