电厂在线监测变色树脂的交换能力与交换容量

电厂在线监测变色树脂的交换能力与交换容量

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。 

电厂在线监测变色树脂的交换能力与交换容量
                 

　　一、交换能力

　　氢型阳离子交换树脂在水中可解离出氢离子(H+)，当遇到金属离子或其它阳离子，就发生互相交换作用，但交换后的树脂，就不再是氢型树脂了。例如，当水中的阳离子如钙离子、镁离子的浓度相当大时，磺酸型的阳离子交换树脂中的氢离子，可和钙、镁离子进行交换，钙型或镁型的阳离子交换树脂，如下式：2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(阳离子交换树脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+ 2H+(镁型强酸性阳离子交换树脂)阳离子交换树脂的交换能力与被交换的阳离子的价数有密切关系。在常温下，低浓度水溶液中，交换能力随离子增加而增加，阳离子被交换的倾向越大。此外，价数相同，离子半径越大的阳离子被交换的倾向也越大。

离子交换树脂

　　二、交换容量

　　离子交换树脂进行离子的交换反应的性能，主要由交换容量表现出来。所谓交换容量是指每克干树脂所能交换离子的毫克当量数，以mol/g为单位。当离子为一价时，其毫克当量数即为其毫克分子数，对于二价(如Ca2+)或更多价离子(如Fe3+)，其毫克当量数即为其毫克分子数乘以其离子价数。交换容量又分为总交换容量、操作交换容量和再生容量等三种表示方法。

离子交换树脂

　　总交换容量表示每克干树脂所能进行离子交换反应的化学基总量，属于理论性计量。操作交换容量表示每克干树脂在某一定条件下的离子交换能力，属于操作性计量，它与树脂种类、总交换容量，以及具体操作条件(如接触时间、温度)等因素有关，可用于显示操作效率。再生容量表示每克干树脂在一定的再生剂量条件下，所取得的再生树脂之交换容量，可用于显示树脂再生效率。

离子交换树脂

　　由于树脂的结构不同(主要是活性基数目不同)，强酸性与弱酸性阳离子交换树脂的交换容量也不相同。一般而言，弱酸性的活性基数目通常多于于强酸性，故总交换容量较高约7.0~10.5mol/g，相形之下，强酸性仅约3.2~4.5mol/g而已，但在实际应用中，弱酸性的操作交换容量却不一定高于强酸性，例如，pH值低于5时，弱酸性的操作交换容量为零，根本无交换作用。在pH值为6.5时，两者的操作交换容量相似;但在碱性溶液中，弱酸性远高于强酸性。在再生容量方面，弱酸性则通常高于强酸性，故弱酸性的使用寿命会更长一些。