คุณสมบัติทางกายภาพของเรซินแลกเปลี่ยนไอออน

บริษัทใช้เจลชนิดเดียวเท่านั้นฉันบนเรซินแลกเปลี่ยนเรซินชนิดมีรูพรุนขนาดใหญ่ (รูพรุนขนาดใหญ่ เรซิน) มีลักษณะเป็นทรงกลมใสหรือโปร่งแสง ในขณะที่เรซินชนิดมีรูพรุนขนาดใหญ่ (รูพรุนขนาดใหญ่ เรซิน) มีลักษณะเป็นทรงกลมสีขาวขุ่นหรือทึบแสง มีสีตั้งแต่เหลือง ขาว และน้ำตาลแดง เรซินคุณภาพสูงจะมีความกลมสูง ปราศจากรอยแตกร้าว มีสีสม่ำเสมอ และปราศจากสิ่งเจือปน

เรซินแลกเปลี่ยนไอออนชนิดเจล ขนาดอนุภาค (หน่วยเป็นมิลลิเมตร) โดยทั่วไปอยู่ที่ 0.3-1.2 มิลลิเมตร (เทียบเท่ากับ 50-16 เมช) โดยมีขนาดอนุภาคที่มีประสิทธิภาพ (d10) อยู่ที่ 0.36-0.61 มิลลิเมตร และมีค่าสัมประสิทธิ์ความสม่ำเสมอ (K) อยู่ที่ 1.22-1.66 ขนาดอนุภาคที่มีประสิทธิภาพคือเส้นผ่านศูนย์กลางรูตะแกรงที่อนุภาคเรซิน 10% ผ่านและ 90% ถูกกักเก็บไว้ ค่าสัมประสิทธิ์ความสม่ำเสมอคืออัตราส่วนระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลางรูตะแกรง (d60) ต่อ (d90) ที่อนุภาค 60% ผ่าน กล่าวคือ K = d60/d90 โดยทั่วไปค่าสัมประสิทธิ์ความสม่ำเสมอจะมากกว่า 1 ยิ่งใกล้ 1 มากเท่าไหร่ องค์ประกอบของขนาดอนุภาคก็จะยิ่งสม่ำเสมอมากขึ้นเท่านั้น ขนาดอนุภาคเรซินส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการแลกเปลี่ยน ความต้านทานการไหลของน้ำ และการล้างย้อนกลับ ขนาดอนุภาคขนาดใหญ่ส่งผลให้อัตราการแลกเปลี่ยนช้าลงและความจุในการแลกเปลี่ยนลดลง ขนาดอนุภาคขนาดเล็กส่งผลให้ความต้านทานการไหลของน้ำมากขึ้น ขนาดอนุภาคที่ไม่สม่ำเสมอ โดยอนุภาคขนาดเล็กติดอยู่ในรูพรุนของอนุภาคขนาดใหญ่ จะเพิ่มความต้านทานการไหลของน้ำและขัดขวางการล้างย้อนกลับ ดังนั้น ขนาดอนุภาคจึงควรเหมาะสมและกระจายอย่างสม่ำเสมอ

ความหนาแน่น หน่วย: กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร โดยทั่วไปความหนาแน่นของเรซินจะแสดงเป็นความหนาแน่นปรากฏเมื่อเปียก (ความหนาแน่นรวม) ในสถานะไฮเดรต และความหนาแน่นจริงเมื่อเปียก

① ความหนาแน่นปรากฏแบบเปียก หน่วย: กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ความหนาแน่นปรากฏแบบเปียกคือมวลของเรซินเปียกที่บรรจุต่อหน่วยปริมาตร และใช้ในการคำนวณปริมาณเรซินที่ต้องการในภาชนะแลกเปลี่ยน ความหนาแน่นปรากฏแบบเปียก = มวลเรซินเปียก / ปริมาตรรวมของเรซินเปียก ความหนาแน่นปรากฏแบบเปียกของเรซินเชิงพาณิชย์ต่างๆ อยู่ที่ประมาณ 0.6-0.86 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร

② ความหนาแน่นจริงแบบเปียก หน่วย: กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร ความหนาแน่นจริงแบบเปียกคือความหนาแน่นของอนุภาคเรซินหลังจากที่ดูดซับน้ำ ความหนาแน่นจริงแบบเปียก = มวลเรซินเปียก / ปริมาตรอนุภาคเรซินเปียก โปรดทราบว่าปริมาตรของอนุภาคเรซินในสูตรข้างต้นไม่รวมปริมาตรของรูพรุนระหว่างอนุภาค ความหนาแน่นจริงแบบเปียกโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.04-1.3 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร โดยทั่วไปคือ 1.3 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตรสำหรับเรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวก และ 1.10 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตรสำหรับเรซินแอนไอออน ความหนาแน่นจริงแบบเปียกใช้เพื่อกำหนดความเข้มข้นของการล้างย้อนของชั้นเรซิน นอกจากนี้ ในชั้นเรซินผสม ความหนาแน่นจริงแบบเปียกยังสัมพันธ์กับการแบ่งชั้นของเรซินหลังจากการล้างย้อน เรซินแลกเปลี่ยนไอออนลบมีน้ำหนักเบาและจะอยู่ในชั้นบนหลังจากการล้างย้อน ในขณะที่เรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวกมีน้ำหนักมากและจะอยู่ในชั้นล่างหลังจากการล้างย้อน ในระหว่างการใช้งาน ความหนาแน่นของเรซินจะลดลงเล็กน้อยเนื่องจากการหลุดของกลุ่มและการแตกหักของโซ่ภายในแกนหลักของเรซิน

-

เรซินแลกเปลี่ยนไอออนชนิดเจล ปริมาณความชื้น (หน่วย: %) ปริมาณความชื้นหมายถึงเศษส่วนมวลของน้ำที่มีอยู่ในเรซินเปียก (หลังจากที่เรซินดูดซับและขยายตัวในน้ำจนหมด) โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 50% ปริมาณความชื้นส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยระดับการเชื่อมขวางของเรซิน ชนิดและจำนวนหมู่แอคทีฟ และปัจจัยอื่นๆ ยิ่งระดับการเชื่อมขวางต่ำ รูพรุนในเรซินก็จะยิ่งกว้างขึ้น และปริมาณความชื้นก็จะสูงขึ้น

การบวม (หน่วย: %) การเปลี่ยนแปลงปริมาตรเรซินที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาวะต่างๆ เช่น การดูดซึมน้ำหรือการเปลี่ยนรูป เรียกว่า การบวม การบวมเกิดขึ้นเมื่อไอออนที่ปล่อยออกมาจากหมู่แอคทีฟเมื่อสัมผัสกับน้ำเกิดไฮเดรตขึ้นเป็นไอออนไฮเดรต ส่งผลให้ตาข่ายที่เชื่อมขวางขยายตัว ปริมาตรที่เพิ่มขึ้นของเรซินแห้งหลังจากสัมผัสกับตัวทำละลายเรียกว่า ระดับการบวมสัมบูรณ์ ในขณะที่ปริมาตรที่เปลี่ยนแปลงของเรซินเปียกเมื่อเปลี่ยนจากรูปแบบไอออนิกหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งเรียกว่า ระดับการบวมสัมพัทธ์ หรือที่เรียกว่าอัตราการบวมทรานซิชัน ระดับการบวมสัมบูรณ์ = (ปริมาตรก่อนการบวม - ปริมาตรหลังการบวม) / ปริมาตรก่อนการบวม ระดับการบวมสัมพัทธ์ (หรืออัตราการบวมทรานซิชัน) = (ปริมาตรก่อนการบวม - ปริมาตรหลังการบวม) / ปริมาตรก่อนการบวม ยิ่งระดับการเชื่อมขวางของเรซินต่ำลงเท่าใด หมู่แอคทีฟก็จะแตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายขึ้น ความจุในการแลกเปลี่ยนก็จะสูงขึ้น และระดับการบวมก็จะสูงขึ้น ยิ่งรัศมีไฮเดรตของไอออนที่แลกเปลี่ยนได้บนเรซินมีขนาดใหญ่ขึ้น และความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ในน้ำต่ำลงเท่าใด ความหนาแน่นของเรซินแลกเปลี่ยนไอออนชนิดเจลระดับการบวม ลำดับการบวมของเรซินไอออนบวกที่เป็นกรดแก่และเรซินไอออนลบที่เป็นเบสแก่ในรูปแบบไอออนิกต่างๆ มีดังนี้: ไอออนบวก: H+ ซู่ๆ นา+ ซู่ๆ เอ็นเอช4+ ซู่ๆ K+ ซู่ๆ เอจี+; ไอออนลบ: โอ้-ซู่ๆ เอชซีโอ3- ≈ CO32-ซู่ๆ เอสโอ42-ซู่ๆ ซีแอล- อัตราการบวมของเรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่มีฐานเป็นสไตรีนจาก อาร์เอ็นเอ เป็น ความชื้นสัมพัทธ์ (แสดงเป็น อาร์เอ็นเอ→ความชื้นสัมพัทธ์) อยู่ที่ประมาณ 5%-10% ในขณะที่อัตราการบวมของเรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่มีฐานเป็นสไตรีนจาก อาร์ซีไอ เป็น โรห์ อยู่ที่ประมาณ 10%-20% เรซินแลกเปลี่ยนไอออนบวกที่มีฐานเป็นอะคริลิกที่เป็นกรดอ่อนมีอัตราการบวมที่สูงมาก ประมาณ 60%-70% สำหรับ รวีคเอช→รวีคนา เนื่องจากเรซินทุกชนิดมีการบวมในระดับหนึ่ง จึงต้องสำรองพื้นที่ไว้เมื่อออกแบบภาชนะสำหรับแลกเปลี่ยน เรซินที่มีอัตราการขยายตัวของการเปลี่ยนแปลงสูงจะอ่อนไหวต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากการขยายตัวและหดตัวซ้ำๆ ในระหว่างการใช้งาน

ความพรุนและพื้นที่ผิวจำเพาะ: ซีรีส์ D001x14-20 ที่ใช้ในปัจจุบัน เรซินแลกเปลี่ยนไอออนชนิดเจลมีเส้นผ่านศูนย์กลางรูพรุนเฉลี่ย 10-15.4 นาโนเมตร ความพรุน (ปริมาตรรูพรุนต่อหนึ่งหน่วยอนุภาคเรซิน) 0.09-0.21 มิลลิลิตร/กรัม และมีพื้นที่ผิวจำเพาะ 16-36.4 ตารางเมตร/กรัม (แห้ง) เรซินชนิดเจลมีพื้นที่ผิวจำเพาะน้อยกว่า 1 ตารางเมตร/กรัม

ระดับการเชื่อมขวาง วัดเป็นเปอร์เซ็นต์ หมายถึงสัดส่วนของสารเชื่อมขวางที่ใช้ในการผลิตเรซิน ตัวอย่างเช่น เรซินที่ทำจากสไตรีนจะถูกพอลิเมอร์โดยใช้สไตรีนเป็นโมโนเมอร์และไดไวนิลเบนซีนเป็นสารเชื่อมขวาง ระดับการเชื่อมขวางหมายถึงสัดส่วนมวลของไดไวนิลเบนซีนในเรซิน ระดับการเชื่อมขวางมีผลต่อคุณสมบัติของเรซินหลายประการ ยิ่งระดับการเชื่อมขวางสูงขึ้นเท่าใด ความแข็งแรงเชิงกลของเรซินก็จะเพิ่มขึ้นเท่านั้น และลดความต้านทานต่อการบวมในน้ำ การเปลี่ยนแปลงระดับการเชื่อมขวางสามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติต่างๆ เช่น ความสามารถในการแลกเปลี่ยน ปริมาณน้ำ ความสามารถในการบวม และความแข็งแรงเชิงกลของเรซิน ระดับการเชื่อมขวางของเรซินแลกเปลี่ยนไอออนที่ใช้ในการบำบัดน้ำควรอยู่ที่ 7% ถึง 10% ในขณะนี้ ขนาดรูพรุนเฉลี่ยในกริดเรซินอยู่ที่ 2 ถึง 4 มิลลิเมตร ความแข็งแรงเชิงกล ความแข็งแรงเชิงกลสะท้อนถึงความสามารถของเรซินในการรักษาความสมบูรณ์ของอนุภาค เรซินจะแตกเมื่อได้รับแรงกระแทก การชน แรงเสียดทาน และการบวมในระหว่างการใช้งาน ดังนั้น เรซินควรมีความแข็งแรงเพียงพอ และอัตราการสูญเสียเรซินต่อปีต้องน้อยกว่า 3% ถึง 7% ความต้านทานความร้อน เรซินหลายชนิดมีช่วงอุณหภูมิการทำงานที่แน่นอน หากเกินขีดจำกัดสูงสุด เรซินจะเกิดการสลายตัวเนื่องจากความร้อน เมื่ออุณหภูมิต่ำถึง 0°C น้ำในเรซินจะแข็งตัว ทำให้อนุภาคแตกตัว อุณหภูมิในการจัดเก็บและการใช้งานของเรซินมักจะถูกควบคุมไว้ที่ 5 ถึง 40°C (10) การนำไฟฟ้า เรซินแห้งไม่นำไฟฟ้า ในขณะที่เรซินเปียกสามารถนำไฟฟ้าได้เนื่องจากไอออนที่แตกตัว