離子交換樹脂的物理性能：外觀、水溶性浸出物、含水量

離子交換樹脂的物理性能

1.3.1離子交換樹脂外觀

離子交換樹脂的外觀包括：顆粒的形狀、顏色、完整性以及樹脂中的異樣顆粒和雜質(zhì)

等。目前各種產(chǎn)品標準外觀指標見表1.5。

一般情況下，樹脂產(chǎn)品的外觀應(yīng)該保持：

整齊的圓球形，無破裂的顆粒；凝膠型樹脂顆粒應(yīng)光滑透亮。

表1.5水處理用離子交換樹脂外觀

（2）顏色均一。若有雜色顆粒，說明混入了其他品種樹脂或質(zhì)量不一的樹脂。當樹

脂發(fā)生霉變時，可能表現(xiàn)出青綠色和紅色。

（3）無異樣顆粒（如不定形顆粒和“軟球”）。軟球是低聚物顆?；蛭淳酆虾玫念w粒。

一般弱酸性陽離子交換樹脂中易出現(xiàn)“軟球”。軟球較輕，且容易粘夾在樹脂層中，會給運

行帶來困難。

（4）無雜質(zhì)。雜質(zhì)包括金屬腐蝕產(chǎn)物、橡膠老化后的碎塊和包裝材料的碎片等。使

用前應(yīng)將雜質(zhì)除去。

注意，不能單從樹脂的顏色來判斷樹脂的型號和類別。如001×7、001×10強酸性陽

離子交換樹脂和Duolite CC3弱酸性陽離子交換樹脂都是棕色，尤其是大孔樹脂，如大孔

強堿性陰離子交換樹脂、大孔弱堿性陰離子交換樹脂和大孔弱酸性陽離子交換樹脂都可

能是乳白色的。

1.3.2離子交換樹脂的水溶性浸出物

將新樹脂樣品浸泡在水中，經(jīng)過一定時間以后，可以在水中發(fā)現(xiàn)從樹脂中浸出許多水

溶性雜質(zhì)，最明顯的是聚苯乙烯系強酸性陽離子交換樹脂。一般只要有幾天時間，浸泡樹

脂的水就呈棕色，時間越長顏色越深。水的顏色一般是由生產(chǎn)中殘留的低聚物和化工原

料造成的。

浸出物的性質(zhì)一般表現(xiàn)如下：

（1)陰離子交換樹脂的浸出物呈陽離子性質(zhì)，其中主要有胺類和鈉。

（2）強酸性陽離子交換樹脂的浸出物為低分子磺酸鹽，這已為色譜法測定（浸出物的

氧化物是硫酸根）所證明。低分子硫酸鹽可溶于水中，不斷從陽離子交換樹脂中釋放出

來，它會污染陰離子交換樹脂，因此必須控制浸出物的含量。

食品工業(yè)、核工業(yè)等對樹脂的水溶性浸出物有一定的限制。隨著人們對水質(zhì)要求的

不斷提高，對一般工業(yè)所使用的樹脂的水性浸出物允許量也會有所限制。

近年來，人們愈來愈重視強酸性陽離子交換樹脂水溶性浸出物的危害，并要求對其進

行定量測定。因此，在新樹脂投入使用初期，**先進行1~2周期的試運行，盡量清洗樹

脂中的水溶性浸出物，在使用一段時間后，可取出陽離子交換樹e非行水溶性浸出物自

測定，以了解對陰離子交換樹脂的污染狀況。

1.3.3離子交換樹脂的含水量

指單位質(zhì)量離子交換材脂所含的非游離水分的多少，一般用百分數(shù)表示。

離子交換樹脂顆粒內(nèi)的含水量是樹脂產(chǎn)品固有的性質(zhì)之一。它用單位質(zhì)量的、經(jīng)

定方法除去外部水分后的濕樹脂顆粒內(nèi)所含水分的百分數(shù)來表示。離子交換樹脂的含水

量與樹脂的類別、結(jié)構(gòu)、酸堿性、交聯(lián)度、交換容量、離子形態(tài)等因素有關(guān)。樹脂在使用中

如果發(fā)生鏈的斷裂、孔結(jié)構(gòu)的變化、交換容量的下隆等現(xiàn)象，其含水量也會隨之發(fā)生變化。

因此，從樹脂含水量的變化也可以反映出樹脂內(nèi)在質(zhì)量的變化。

將干態(tài)的離子交換樹脂顆粒放在水中，它就會不斷地汲取水分，一定時間后，其吸收

的水量達到穩(wěn)定值，此時的含水量稱為平衡含水量。平衡含水量和樹脂本身的狀態(tài)有關(guān)，

通常稱平衡含水量為“含水量”。吸收了平衡含水量的樹脂顆粒離開水環(huán)境置于空氣中，

顆粒表面還會附有一薄層水膜，樹脂顆粒內(nèi)仍含平衡水量。顯然，水膜是樹脂顆粒離開水

環(huán)境時的機械攜帶，其厚度主要取決于樹脂表面性質(zhì)、水的黏度、顆粒和水相對運動的速

度，另外樹脂顆粒之間的空隙也會夾帶水分。但是當樹脂的水膜不斷蒸發(fā)，水膜的完整性

遭破壞時，內(nèi)部水分就要逸出，久之就變?yōu)楦蓸渲?。由于樹脂顆粒內(nèi)外水分無法分離，如

何除去膜外水及水膜水，而又能保持內(nèi)部水分不損失是測定樹脂含水量的關(guān)鍵。

（1）常用凝膠型強酸性陽離子交換樹脂的含水量波動較小，各地產(chǎn)品大致相同，工藝

較穩(wěn)定。

（2）國產(chǎn)苯乙烯系陰離子交換樹脂201×4、201×7含水量的差別比較大，這是各廠

產(chǎn)品交換容量相差較大、反應(yīng)時形成的副交聯(lián)程度不同等原因所致。

（3）大孔樹脂含水量要比相同交聯(lián)度凝膠型樹脂的含水量高。大孔樹脂的孔隙度沒

有明確規(guī)定，因此含水量有較大的差別。如特大孔的Amberlite IRA-938強堿性陰離子

交換樹脂的含水量可達80%（氫氧型）左右，而同類的凝膠型樹脂含水量為56%左右。含

水量越高，越有利于離子擴散；含水量越低，體積全交換容量越高。

（4）同種樹脂含水量隨離子形態(tài)的不同而不同。一種基團帶有不同離子時，其結(jié)合

水的能力不同，樹脂含水量就不同。因此在表示樹脂含水量時，必須指明離子形態(tài)。常用

國產(chǎn)離子交換樹脂的含水量如表1.6所示。

表1.6常用國產(chǎn)離子交換樹脂的含水量

在一般情況下，凝膠型樹脂的含水量取決于交聯(lián)度，大孔型樹脂的含水量取決于交聯(lián)度和孔隙度?？梢詮哪z型樹脂的含水量推算其交聯(lián)度，這對了解其結(jié)構(gòu)是有意義的。

表1.7列舉了強酸性陽離子交換樹脂交聯(lián)度和含水量的關(guān)系。隨交聯(lián)度的提高，含水量明顯減少。如果這一類樹脂的含水量發(fā)生了變化，可以推斷其交聯(lián)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化。一般說來，在使用中強酸性陽離子交換樹脂因氧化（如受水中游離氯的侵害）發(fā)生交聯(lián)結(jié)構(gòu)斷裂時，含水量就增加。氧化試驗前后樹脂含水量的變化情況，如表1.8所示。

表1.7交聯(lián)度對001系列強酸性陽離子交換樹脂含水量的影響（氫型樹脂，離心法測定）

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表1.8氧化試驗前后離子交換樹脂含水量的情況

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陰離子交換樹脂受氧化的情況比陽離子交換樹脂少得多，在使用中主要發(fā)生的問題是基團降解、脫落和被有機物污染。這會使陰離子交換樹脂含水量降低，如表1.9所示。

表1.9使用中陰離子交換樹脂含水量降低情況（氫氧型Ⅱ型強堿性陰離子交換樹脂）