離子交換樹脂定義與分類

能與溶液中樣（陰）離子進行交換反映的功能性高分子聚合物成為離子交換樹脂。通常可分為七類：強酸型、強堿型、弱酸型、弱堿型、螯合型、兩型、氧化還原性。水處理工程中用的最多的是：強酸型、強堿型。

離子交換樹脂的物理性能項目
 

主要物理性能項目有：粒徑、密度、含水量、耐磨性、耐熱性和膨脹性。

粒徑：粒徑的大小關系到樹脂的交換速度、交換能力、壓力損失和反洗時樹脂層展開高度等性能。粒徑太小，樹脂容易流失。適合的粒徑范圍（粒度）如：0.315~1.25毫米，在一般水處理設備中，有利于提高樹脂的使用效果。

密度：通常用濕真密度和濕視密度來表示。當樹脂在水中充分膨脹的情況下：樹脂的重量與其占有的（不包括樹脂間空隙）體積之比叫濕真密度（又稱濕真比重）。在使用中如有兩種不同種類的樹脂混合，可利用濕真密度的不同進行分成。樹脂的重量與其占有的（包括樹脂間隙空間）體積之比叫濕視密度。當用戶設計某交換器時，可根據該交換器的裝填體積和采用樹脂的濕視密度，計算出需要裝填樹脂的重量。

含水量：數字的結構中，親水基團的水合水和交聯網孔中少量的游離水組成了樹脂的含水量。一般來說，同一種樹脂中，交換基團少的，其水合水也少；交聯度高的，其水合水少。

耐磨性：樹脂在儲運中承受擠壓，在使用中受到沖刷和摩擦，都會使樹脂磨損、破裂。通常用模擬樹脂使用狀態的磨后圓球率來表示它的性能好壞。

耐熱性：樹脂在使用時一般不能超過它的工作溫度范圍，工作溫度過高會破壞樹脂的結構，工作溫度太低，交換能力大大下降。

膨脹性：一般來說，濕樹脂的體積要大于干樹脂的體積。樹脂在轉型不同離子形態時，其體積也會發生變化。例如：732陽離子交換樹脂，從鈉型轉成氫型，其體積增大約10%。所以，在設計使用設備的體積時，要考慮樹脂的膨脹性。

離子交換樹脂的化學工藝性能項目
 

全交換容量：全交換容量表示樹脂內離子交換基團全部發生交換反應時的交換容量。當用單位質量的干樹脂表示時為：mmol/g，即：毫摩爾（一價基本單元物質）/克（干樹脂）；當用單位體積的濕樹脂表示時為體積交換容量：mmol/mL，即：毫摩爾（一價基本單元物質）/毫升（濕樹脂）。

工作交換容量：工作交換容量表示在樹脂工作條件運行下，單位體積濕樹脂交換反應到達終點指標時的交換容量。單位為：mmol/mL，即：毫摩爾（一價基本單元物質）/毫升（濕樹脂）或mol/L摩爾（一價基本單元物質）/升（濕樹脂）。樹脂的工作條件包括：原水的成分，雜質濃度，溫度，流速，終點水中（指標）要求，樹脂層高，再生方式，運行方式和設備結構等。當其中任何一個工作條件變化，都會影響工作交換容量。所以，工作交換容量通常用作設計設備的參數或者比較新、舊樹脂的質量。

恒量樹脂的交換能力，最終應該用體積交換容量來鑒別。因為，設備一經安裝，其裝填樹脂的體積不會再發生變化，樹脂體積交換容量高，則設備交換能力強，反之亦然。

離子交換樹脂選擇性的規律
 

離子交換樹脂對不同離子其交換反應難易程度不同，這種性質稱為離子交換樹脂的選擇性。一般來說，離子交換樹脂的選擇性與離子所帶電荷多少及水合離子半徑大小有關。離子所帶電荷越多，同價離子的水合離子半徑越小，選擇性越強，越容易發生交換反應。

強酸性陽離子交換樹脂的選擇順序：
 

Fe3+ >
Al3+ > Ca2+ >
Mg2+ > K+ >
NH4+ >
Na+ > H+

弱酸型陽離子交換樹脂的選擇順序：
 

H+ >
Fe3+ > Al3+ >
Ca2+ > Mg2+ >
Na+
 

強堿型陰離子交換樹脂的選擇順序：

SO42- > NO3- > Cl- >
OH- > F- >
HCO3- >
HSiO3-
 

弱堿型陰離子交換樹脂的選擇順序：
 

OH- > SO42- > NO3- > Cl- >
HCO3-