指示劑變色陽離子交換樹脂的分類和基本性質(zhì)

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

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(shí)，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(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。

       變色陽樹脂一般用在火電廠凝結(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。

   變色陽樹脂與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)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。是火力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督重要和為倚重的化學(xué)表計(jì)。

變色樹脂使用范圍：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，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(shí)進(jìn)行再生處理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)惡化問題并及時(shí)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(jīng)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(shí)，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(shí)際交換柱中，以不少于10倍樹脂體積的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)。 

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

指示劑變色陽離子交換樹脂的分類和基本性質(zhì)離子交換樹脂是一種合成的有機(jī)高分子聚合物，是一種疏松的具有多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的惰性固體，不溶于水，也不溶于電解質(zhì)溶液。這種高聚物的主要特征是它帶有許多可以在溶液中電離的離子基團(tuán)-官能團(tuán)(例如磺酸基-SO3-H+，羧基-COO-H+，胺基R4N+X-等)，所以我們可以把樹脂看成一種高分子電解質(zhì)。

離子交換樹脂

　　這種離子交換樹脂，具有三維空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)狀的骨架之間具有一定大小的空隙(“網(wǎng)眼")，可以允許游離的離子自由運(yùn)動(dòng)，樹脂的可電離的離子基團(tuán)均勻地分布在這個(gè)網(wǎng)狀的空間內(nèi)。如果將樹脂浸泡在水溶液中，這些官能團(tuán)即開始電離，產(chǎn)生游離的離子在樹脂相內(nèi)形成一種類似高分子電解質(zhì)的“溶液"。此時(shí)，如果外來離子擴(kuò)散進(jìn)入樹脂相，置換了官能團(tuán)中離解的離子，離子交換反應(yīng)就發(fā)生了。例如帶有磺酸基官能團(tuán)的陽離子交換樹脂中陽離子交換反應(yīng)可以表示如下：R-SO3-H++M+R-SO3M+H+式中，M+代表介質(zhì)溶液中的一價(jià)陽離子；R代表惰性有機(jī)網(wǎng)狀骨架。

離子交換樹脂

　　外來離子M+自溶液中擴(kuò)散進(jìn)入樹脂相與樹脂中的官能團(tuán)(-SO3H)上的H+進(jìn)行交換，于是M+吸附在樹脂上而H+就離開樹脂相進(jìn)入溶液中，這就是所謂發(fā)生了離子交換，所以離子交換過程也可以看成是一個(gè)在樹脂上進(jìn)行的吸附和解吸過程。

　　目前有機(jī)離子交換樹脂已發(fā)展到數(shù)百種，一般說來，制備的比較好的樹脂應(yīng)基本是球形。用顯微鏡觀察可見到各種樹脂都有部分顆粒出現(xiàn)裂隙，但程度不同，有單個(gè)裂縫的球形顆粒不應(yīng)超過30。盡管用于各種用途的有機(jī)離子交換樹脂種類繁多，但可以用不同的分類方法將其分類：根據(jù)樹脂所帶官能團(tuán)的性質(zhì)不同，可以分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩大類。

離子交換樹脂

　　陽離子交換樹脂所帶的活性基團(tuán)(官能團(tuán))都是一些酸性基團(tuán)， 例如：磺酸基(-SO3-H+)，羧基(-COO-H+)和酚基(-O-H+)等，他們?cè)谒芤褐锌梢圆煌潭鹊亟怆x出H+。這類樹脂又可按官能團(tuán)解離出H+能力的強(qiáng)弱分為強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂(如-SO3H型)和弱酸性陽離子交換樹脂(如-COOH，-OH型)。陰離子交換樹脂所帶的官能團(tuán)都是一些堿性基團(tuán)(通常是一些有機(jī)胺)，它們?cè)谒芤褐锌梢圆煌潭鹊亟怆x出可以被交換的陰離子。例如季胺R4NOH，叔胺R3NHOH等，這些基團(tuán)在水溶液中可以和溶液中的陰離子發(fā)生離子交換反應(yīng)：

　　R4NOH+X-R4NX+OH-式中，X-代表外來的一價(jià)無機(jī)陰離子。根據(jù)樹臘中官能團(tuán)的堿性強(qiáng)弱不同，又可分為強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂(如含季胺基R4N+Cl-官能團(tuán))和弱堿性陰離子交換樹脂(如含叔胺及仲胺官能團(tuán))。