在线监测变色阳树脂的特性及分析原理

在线监测变色阳树脂的特性及分析原理

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。 

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： 

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10%NaCl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5%HCl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。 

在线监测变色阳树脂的特性及分析原理
                 

　　溶解性

　　离子交换树脂应为不溶性物质，但树脂在合成过程中夹杂的聚合度较低的物质及树脂使用过程中受高温影响或被氧化会化学降解而生成的物质，会在运行时溶解出来，称为胶溶。交联度较低和含活性基团多的树脂，溶解倾向较大。离子交换器刚投入运行时发生出水带色现象就是树脂胶溶现象。

离子交换树脂

　　膨胀度

　　离子交换树脂含有大量亲水基团，与水接触即吸水膨胀。溶液中电解质浓度越大，树脂内外溶液的渗透压差反而减小，树脂的溶胀就小，所以对于“失水"的树脂，应将其先浸泡在饱和食盐水中，使树脂缓慢膨胀，不致破碎。当树脂中的离子变换时，如阳离子树脂由H+转为Na+，阴树脂由C1-OH-转为OH-，都因离子直径增大而发生膨胀，增大树脂的体积。通常，交联度低的树脂的膨胀度较大。在设计离子交换器本体高度与再生装置及配水装置时，必须考虑树脂的转型膨胀率体积改变率，以适应生产运行时树脂层中的离子转型发生的树脂体积变化。树脂转型体积改变率越小越好，在浮动床中这样容易控制树脂层装填高树脂层度及填床率，使落床、成床时树脂层基本不乱。此外，对固定床的中排再生装置设计有利。

离子交换树脂

　　耐用性

　　树脂颗粒使用时有转移、摩擦、膨胀和收缩等变化，长期使用后会有少量损耗和破碎，当树脂破碎严重时，将会造成水流阻力的急剧增加，从而使设备出力达不到要求，影响正常运行，故树脂要有较高的机械强度和耐磨性。交联度低的树脂较易碎裂，但树脂的耐用性更主要地决定于交联结构的均匀程度及其强度。如大孔树脂，具有较高的交联度者，结构稳定，能耐反复再生，一般交换器内树脂使用后其机械强度应保证每年的耗损率不超过3%~7%。树脂的损耗超过正常值时，除了检查树脂的流失情况，还应考虑树脂是否存在破损问题。

离子交换树脂

　　树脂的交联度

　　树脂的骨架是靠交联剂连接在一起的。交联度是指交联剂所占有的份数，一般用交联剂占单体质量百分数来表示。例如，聚苯乙烯树脂用二乙烯苯做交联剂，其用量占单体总料量的8%时，这种树脂的交联度为8%。低交联度为2%~4%，中交联度为7%~8%，高交联度为12%~20%；交联度直接影响树脂的性能。交联度越高，树脂的机械强度就越大，对离子的选择性越强，但离子的交换速度就越慢。这是因为交联度高，表明树脂的结构紧密，孔隙率低，同时树脂在水中溶胀率也低，因而水中的离子在树脂内扩散速度小，影响了离子间的交换能力。