离子交换树脂的性能
• 外观 • 粒度 • 含水量 • 密度（湿真密度、湿视密度） • 溶胀性 • 交换容量（全交换容量、工作交换容量） • 耐热性 • 机械强度
离子交换树脂的性能
• 外观：球形。圆球率越大越好，应大于90%。
• 颜色：苯乙烯树脂大都呈黄色，有些树脂呈白色、黑色或 棕褐色等。一般加入的交联剂越多树脂颜色越深。通常凝胶 型树脂呈透明或半透明，而大孔树脂不透明或微透明。
阳离子交换树脂
Na+
Cl_
Cl_
H+ H
+
Na+ Cl_
H
H+ +HC+Hl_+NNa+a+
交换前
Na+ Cl_
H+ H+ H+
Cl_ Na+ Na+
H
+
H
+
H+ Cl_ Cl_ Na+
交换达到平衡后
阴离子交换树脂
Na+
Cl_
ClN_ aO+ OH+C-Hl+-O+_+OHOH-+HO+－ CH-l－_ NNa+a+
母体(骨架) 活性基团
固定离子 可交换离子
苯乙烯(单体) +
二乙烯苯(交联剂)
共聚
功 聚苯乙烯（母体） 能
H2SO4 基 反 应
R —SO3 H
母体 固定离子 可交换离子
苯乙烯系树脂合成
树脂的网络骨架
交联度小，则对水的溶胀性能好，网眼大，交换速度快，但 选择性差，树脂的机械性能差。相反，交联度大，网眼小， 交换的选择性高，机械强度高，但对水的溶胀性能差，交换 速度慢。
电厂化学
离子交换除盐
本章主要内容
• 离子交换树脂和离子交换原理 • 离子交换平衡和离子交换速度 • 动态离子交换的层内过程 • 一级复床除盐 • 离子交换装置及其运行 • 混合床除盐 • 水的脱碳处理及除碳器 • 离子交换除盐系统
6.1 离子交换树脂和离子交换原理
离子交换分离法是利用离子交换剂与溶液中的离子之间 所发生的交换反应进行分离的方法。 水处理中常用的有：Na离子交换、H离子交换和OH离子 交换。 组合工艺：Na离子交换软化处理、H-Na离子交换软化降 碱处理以及除去全部溶解盐类的H-OH离子交换除盐处 理。
凝 胶 型
交联度数值 顺序号 骨架代号
GBl631—1979 GBl631—2008
001×7－交联度为7%的 苯乙烯凝胶型强酸性阳 离子交换树脂
❖Ｄ ● ● ●
分类代号
大 孔 型
顺序号 骨架代号
分类代号
Ｄ315-大孔型丙烯酸弱碱 性阴离子交换树脂
大孔型代号
离子交换树脂
离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号
大孔型
离子交换剂分类：
强酸性阳离子交换树脂
无机离子交换剂
磺酸型R-SO3H树脂
阳离子交换树脂 弱酸性阳离子交换树脂
羧酸型R-COOH树脂
强碱性阴离子交换树脂
阴离子交换树脂 季胺型RNOH树脂
有机离子交换剂 (离子交换树脂)
弱碱性阴离子交换树脂 伯胺型RH3OH树脂
螯合树脂
特种树脂 大孔树脂
萃淋树脂
• 粒度（用粒径、均匀系数和圆球率表示）：树脂以出厂时 的活性基团形式，在水中充分膨胀后的颗粒直径。颗粒大， 离子交换速度慢，树脂交换容量小；颗粒小，水流通过树脂 层的压力损失大，过小会影响交换器的出力，且树脂易跑失。 颗粒大小悬殊，会使水流分配不均，反洗时流速不易控制。
离子交换树脂的性能
• 有效粒径（d90）是指筛分树脂时，筛上保留90%体积树脂 的相应筛孔直径（mm）。
交换前
Na+
Na+
OH Na+
CO+lH--++OOH+H－Cl-+ +
ClOH
－
OH-Cl- Na+
交换达到平衡后
树脂分类
按孔型分类
离子交 换树脂
凝胶型 大孔型
孔隙小、少，溶胀度较大，水溶胀后呈凝胶状。 机械强度差。
孔大，多，溶胀度小，交换速度高，抗有机物 污染能力强。交联度大（16%～20%），抗氧 化能力强，机械强度高。
离子交换树脂
离子交换树脂的结构
骨架Biblioteka 酚醛树脂OH + CH2O
聚乙烯树脂 活性基团
CH=CH2 +
CH=CH2
CH=CH2
酸性基团
—SO3H —COOH
碱性基团 —N(CH3)3OH —NH3OH
交联剂 特殊基团
离子交换树脂
树脂分类 按活性基团性质分
离子交 换树脂
阳离子交换树脂 阴离子交换树脂
强酸性阳离子交换树脂 R—SO3H 弱酸性阳离子交换树脂 R—COOH 强碱性阴离子交换树脂 R NOH 弱碱性阴离子交换树脂 R—NH3OH
大 强酸性阳离子
—SO3H
1～14
孔 型
弱酸性阳离子 —COOH、—OH 强碱性阴离子 —N(CH3)3+OH 弱碱性阴离子 伯、仲、叔氨基
6～14 0～12 0～9
交换容量
mmol/g（干树 脂）
4～5 ～9 2.5～4 5～9
4～5 ～9 3～4 ～5
离子交换树脂
离子交换剂树脂的命名
● ● ● ×●
纤维素交换剂
负载螯合剂树脂
离子交换树脂
离子交换树脂:带有活性基团的网状高分子聚合物。 空间网状结构骨架（母体）
固定离子：不能自由移动
活性基团（附属在骨架上）
可交换离子
活动离子
可在一定范围 内自由移动
离子交换树脂
固体球形颗粒，多孔网状结构； 不溶于水；具有离子交换特性 的有机高分子聚电解质。
白球
离子交 换树脂
等孔型 孔大、均匀，抗有机污染能力强。
形态 分 类
功能团
使用pH 范围
强酸性阳离子
—SO3H
1～14
弱酸性阳离子 —COOH、—OH 6～14
凝 强碱性阴离子 —N(CH3)3+OH 0～12 胶 弱碱性阴离子 伯、仲、叔氨基 0～9
型
螯合树脂
如—CH2N (CH2COOH )2
弱酸～ 弱碱
氧化还原树脂 含氧化或还原基团
离子交换剂
6.1 离子交换树脂和离子交换原理
离子交换剂可分为无机和有机两大类，目前用的最多的 是人工合成的有机高分子聚合物的离子交换剂——离子交 换树脂。它可以将自身所具有的某种离子和水中同符号的 离子相互交换（等当量交换）。
无机离子交换剂
高价金属磷酸盐 高价金属水合氧化物
离子交换剂 有机离子交换剂 凝胶型
分类代号 0
1
2
3
功能基 强酸性 弱酸性 强碱性 弱碱性
4 螯合性
5
6
两性 氧化还原
骨架代号 0
1
2
3
4
5
6
骨架类型 苯乙烯系 丙烯酸系 酚醛系 环氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系
例如： 001×7——凝胶型苯乙烯系交联度为7%的强酸阳离子交换树脂。 210×4MB——混床用凝胶型丙烯酸系交联度为4%的强碱性阴离子交换树脂。 D201——大孔型苯乙稀系强碱性阴离子交换树脂。