变色树脂的结构类型与特性

变色数脂可以用来监测阳床或阴床出水，在阳床或阴床临近失效时及时指示失效点，是在线监测仪表直观和有效的补充。具有稳定可靠、使用简便、不污染水质的优点。

变色阳树脂是一种带有指示剂的阳离子交换树脂，出厂型为氢型，通过变色阳树脂的水如果含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等各种阳离子时，即与树脂携带的H+发生交换，树脂层开始失效，失效层颜色明显改变，指示水中有阳离子泄露。H+型时为墨绿色，Na+型时为玫瑰红色，产品色差十分明显。同时还具有良好的交换容量和物理稳定性。

       变色阳树脂一般用在火电厂凝结水、除氧器、省煤器、主蒸汽等H+电导仪前，将水中带入的游离氨除去，并将所有的阳离子全部转化为H+离子，避免了Ca2+、Mg2+、Na+泄漏进入凝结水而电导仪显示值反倒降低的现象发生。

   变色阳树脂与H+电导仪联合使用，用于监测凝汽器泄漏量是否超标，决定凝结水是否需要处理，监测给水、蒸汽水质品质是否满足标准要求。是火力发电厂化学监督重要和为倚重的化学表计。

变色树脂使用范围：监测和控制给水、凝结水和蒸汽的氢电导率，是保证水汽质量，控制火电厂水汽系统腐蚀结垢的重要手段之一。 

由于水汽中氨的浓度、取样流速经常变化，加上机组启停等原因，难以判断H型交换柱何时失效。H型交换柱失效初期，由于少量铵离子穿透，使氢电导率测量值偏低；当H型交换柱失效，大量铵离子透过，氢电导率测量值又偏高。因此，当交换柱失效后引起氢电导率变化时，难以及时判断是水质恶化还是交换柱失效。目前国外采取的解决办法是采用变色阳离子交换树脂，失效层与未失效层颜色不同，可以在H型交换柱失效前及时进行再生处理，可以及时发现水质恶化问题并及时采取解决措施。 

变色树脂使用方法： 

新购买的变色树脂是未处理的Na型树脂，必须经过以下方式处理才可以使用： 

（1）将新树脂放入容器中，以除盐水清洗2～3遍，至水清澈；如果树脂变干，则清洗前需要加入10NaCl溶液浸泡2小时，以防止树脂因急剧膨胀而破裂。 

（2）将清洗干净的树脂装入实际交换柱中，以不少于10倍树脂体积的5HCl再生液动态逆流再生（与交换柱运行水流方向相反），再生流速控制3m/h～5m/h，保证再生液与树脂接触时间不小于30min； 

（3）再生液进完后以除盐水按交换柱运行水流方向大流量冲洗交换柱（冲洗流速10m/h～20m/h），冲洗时间不低于12h； 

（4）再生完毕、清洗干净的氢交换柱可装入实际系统进行氢电导率的测定。 

（5）失效的变色树脂氢型交换柱可直接进行再生处理，再生步骤同(2)~(4)。 

变色树脂的储存:需要长期储存的树脂，应再生成氢型树脂后储存。 

变色树脂的结构类型与特性

　　离子交换树脂的结构类型

　　1、凝胶型树脂。用普通聚合法制成的离子树脂都是由许多不规则的网状高分子构成的，类似凝胶，故称凝胶型树脂。凝胶型树脂的孔眼由高分子链和交联剂相键合而形成，普通凝胶型树脂的孔眼孔径平均为1~2nm，这些孔眼不是其原有的，而是当它浸人水中时，由于活性基团发生水化而显示出来的。这种树脂的缺点是，抗氧化性和机械强度差，易受有机物污染等。

离子交换树脂

　　2、大孔型树脂。大孔型树脂因其孔眼比凝胶型的大得多而得名，而大孔型的孔径在20~100nm以上。大孔型树脂实际上由许多小块凝胶型树脂构成，孔眼存在于这些小块凝胶之间。大孔树脂的交联度通常要比凝胶型树脂的大，因为这样可制得抗氧化性好和机械强度高的树脂。对于大孔树脂来说，由于其大孔中反应缓慢的过程。由于大孔型树脂中的孔大，离子交换反应的速度加快，而且能抗有机物的污染(因为被截留的有机物容易在再生时通过这些孔道除去)。大孔型树脂的交换容量较低，再生时酸、碱的用量较大。

离子交换树脂

　　离子交换树脂的特性

　　1、物理性能

　　(1)树脂颗粒尺寸。离子交换树脂通常制成珠状颗粒，树脂颗粒较细者，反应速度较大，但细颗粒对液体通过的阻力较大，需要较高的工作压力。将树脂在充分吸水膨胀后进行筛分，累计其在20、30、40、50…目筛网上的留存量，以9000粒子可以通过其相对应的筛孔直径，称为树脂的“有效粒径"。大粒径树脂为0.6~1.2mm(20^40目)之间，粉末树脂的粒径树脂0.01~0.1mm。

　　(2)树脂的密度。树脂密度分为干密度和湿密度。干密度是在温度115℃真空干燥后的密度。干真密度=干树脂重/干树脂颗粒的体积g/cm3。

离子交换树脂

　　(3)湿真密度。是树脂在水中充分膨胀后的质量与自身所占体积(不含树脂颗粒的空隙)的比值(g/ cm3，不同类型树脂，湿真密度不同。湿真密度=湿树脂重/湿树脂颗粒的体积g/cm3。即使同一类型的阳树脂或阴树脂，由于所含交换离子种类不同，湿真密度大小也不相同，此值一般在1.04~1.3之间，阳树脂常比阴树脂湿真密度大。湿真密度在双层床工艺过程中与树脂的分层效果有关。

　　(4)湿视密度。湿视密度又称堆积密度，是指树脂在水中充分溶胀后，单位体积树脂所具有的质量。湿视密度=湿树脂质量/湿树脂的堆积体积g/cm3}。树脂的密度与它的交联度和交换基团的性质有关。交联度高的树脂密度较高，强酸性或强碱性树脂的密度高于弱酸或弱碱性，大孔型树脂的密度则较低。例如，苯乙烯系凝胶型强酸阳离子树脂的真密度为1.26g/mL，视密度为0. 85g/mL；丙烯酸系凝胶型弱酸阳离子树脂的真密度为1.19g/mL，视密度为0.75g/mL。此值一般在0.60~0.85之间，实际采用湿视密度来计算离子交换器内填充树脂的质量。