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指示劑變色樹脂的交換容量分析

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(bǔ)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(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。

變色樹脂使用范圍：監(jiān)測和控制給水、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，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(jìn)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： 

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，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(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(jìn)行氫電導(dǎo)率的測定。 

（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)。 

變色樹脂的儲存:需要長期儲存的樹脂，應(yīng)再生成氫型樹脂后儲存。 

指示劑變色樹脂的交換容量分析離子交換樹脂交換容量是指樹脂能夠交換出離子物質(zhì)的量，它是代表樹脂質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。

　　離子交換樹脂交換容量分析

　　(1)總交換容量。指每單位量的樹脂(g或L，在100℃干燥至質(zhì)量恒定)能夠交換的離子總量(離子交換樹脂內(nèi)部可交換的活性基因的數(shù)量)。

　　(2)再生交換容量。表示每克干樹脂在一定再生劑量條件下，所取得的再生樹脂交換容量，表明樹脂中原有化學(xué)基團(tuán)再生復(fù)原程度，表示樹脂的再生效率。由于樹脂的結(jié)構(gòu)不同(主要是活性基數(shù)目不同)，強(qiáng)酸性與弱酸性陽離子交換樹脂的交換容量也不相同。一般而言，弱酸性的活性基數(shù)目通常多于強(qiáng)酸強(qiáng)酸性，故總交換容量較高，約為7. 0 ~10. 5mmol/g。

　　相對之下，強(qiáng)酸性僅約為3. 2~4. 5mmo1/g，但在實際應(yīng)用中，弱酸性的工作交換容量卻不一定高于強(qiáng)酸性，例如，pH值低于5時，弱酸性的工作交換容量為零。在pH值為6.5時，兩者的工作交換容量相似;但在堿性溶液中，弱酸性遠(yuǎn)高于強(qiáng)酸性。在再生容量方面，弱酸性則通常高于強(qiáng)酸性，故弱酸性的使用壽命會更長一些。通常，再生交換容量為總交換容量的50~90(一般控制70~s80，而工作交換容量為再生交換容量的30-90(對再生樹脂而言)，后一比率也稱為樹脂的利用率。

　　(3)工作交換容量。是指離子交換劑在濕視密度和實際應(yīng)用的工作條件下，從工作開始到離子開始泄漏(穿透點)時，離子交換樹脂所能達(dá)到的實際交換容量。它與樹脂種類和總交換容量以及具體工作條件，如水質(zhì)、I流速、溫度、再生條件、殘余容量等因素有關(guān)。

　　工作交換容量一般為全交換容量的so/-7o。以鈉陽離子交換(軟化)為例，鈉陽離子交換劑層運(yùn)行時，含有鈣、鎂離子的硬水由上而下通過鈉型樹脂層，因樹脂層對各種陽離子的選擇性不同，被吸著的離子在樹脂層中產(chǎn)生分層，其分布狀況如圖3-3所示。

　　在運(yùn)行過程中，進(jìn)水水質(zhì)H1出水水質(zhì)H2以及Ca+ , Mg+、Na+會不斷向下終，樹脂層的高度基本上可分為失效二、保護(hù)層。實際上各層界面并不是很明顯，有程度不同的混層現(xiàn)象發(fā)生，直到樹脂失效(以鈉離子或鈣、鎂離子的泄漏為控制指標(biāo))。在圖3-3中，0-A-B-Q1的面積即是離子交換劑的工作交換容量部分，從B點開始離子泄漏如繼續(xù)運(yùn)行，離子交換劑很快將全部失效，圖形末端的面積Q1 -B-Q2即是離子交換劑層的保護(hù)層部分。