阴阳混合抛光树脂的反应与再生问题剖析

目前国内高、超纯水用户对此产品的应用不是很了解，所以普遍存在盲目追崇昂贵的进口抛光混床树脂，而国内部分小树脂生产企业，为了获得，以不合格的低价的产品参与市场恶性低价竞争，也导致了部分用户对国产抛光树脂的不认可，希望通过交流，让广大终端用户了解产品的理化性能和应用方法。

什么是抛光树脂？
人们常说的抛光树脂一般用于超纯水处理系统末端，来保证系统出水水质能够维持用水标准。一般出水水质都能达到18兆欧以上，以及对TOC、SIO2都有一定的控制能力。抛光树脂出厂的离子型态都是H、OH型，装填后即可使用无需再生。

抛光树脂用途：适合用于再以RO、EDI为前置处理设备的超纯水系统中作为终端精致混床制取超纯水。广泛应用于电子行业半导体生产，实验室制取超纯水，激光切割，医疗系统，慢走丝线切割，机械设备循环内冷水，部分光学材料和电子产品生产用水，太阳能生产线用水（不包含多晶硅生产）等行业应用！

                                                 抛光树脂注意事项
　　1.抛光树脂(是由高度纯化、转型的H型阳树脂和OH型阴树脂预混合而成，如果装填和操作得当，在初的周期中即可制备出电阻率大于18.0MΩ.cm和TOC小于10ppb的超纯水。
　　2.树脂开封后长时间暴露在空气中会吸收二氧化碳，因此拆包需尽快使用。不使用部分须小心密封，存放于避光阴凉处，环境温度以5-40℃为宜。
　　3.在运输、储存和装填过程中，任何无机或有机物质的接触都会使树脂受到污染，从而降低出水水质;影响运行工况。因此必须保证所有用于装填、操作的设备和水不会污染树脂。所有与树脂接触的水都必须使用高纯水(本文中所涉及到的水均指"高纯水"，即电阻率大于等于10MΩ.cm，同时TOC尽可能低于30ppb的水)，所有接触树脂的设备或器具都要在使用前经过高纯水清洗。
　　4.如为换装树脂，设备中原有的旧树脂必须从树脂容器中移去，树脂容器内部清洁无杂质。

混床抛光树脂储存及使用说明

1.使用前须知:1.1??树脂开封后长时间暴露在空气中会吸收二氧化碳，从而影响产品的性能及使用。因此一旦拆包需尽快使用。不使用部分须小心密封，存放于避光阴凉处，环境温度以5-30℃为宜。
?1.2.?在运输、储存和装填过程中，任何无机或有机物质的接触都会使树脂受到污染，从而降低出水水质；影响运行工况。因此必须保证所有用于装填、操作的设备和水不会污染树脂。所有与树脂接触的水都必须使用纯水，所有接触树脂的设备或器具都要在使用前经过纯水清洗。(纯水标准等同于或低于RO膜出水.)
?1.3??如为换装树脂，设备中原有的旧树脂必须从树脂容器中移去，树脂容器内部清洁无杂质。

2.装填程序：
2.1 ?树脂装填量?：树脂罐有效容积的的70左右，树脂层高度应大于或等于700mm。
2.2??向树脂罐中装填树脂后缓慢加水,水面高度高于树脂高速300mm以上后,静止浸泡10小时以上,以利于派出树脂层中的空气)但如果设备尺寸较小而拟采用树脂以浆水混合的方式填装也可。
2.3??将树脂装入树脂罐，可以直接将树脂从原包装袋中加入或在原包装容器中加入一些水成浆状装入树脂容器。
装填过程中注意以下事项：
2.3.1??禁止用任何机械泵转移树脂，许多类型的泵都会对树脂造成损害或带来一些污染。
2.3.2??树脂装填过程中，不要同时打开两袋以上的树脂。以减少树脂接触空气的时间，也使外来杂质污染树脂的可能性降低。
2.3.3??装填过程中随着装填料位的增加，树脂层面以上的水也会逐渐增加，如果水位高度高于树脂层面50mm以上，必须将多余的水抽出或排掉，以避免树脂在水中缓慢沉降而出现分层。但同时也需避免出现液位放干的情况，这会使空气在树脂层中形成气栓而影响出水。???
树脂装填到位后，注入纯水使罐内充满。后封装上盖，并将管线连接到位。
2.4?树脂装填完成后，应浸泡在水中少4小时。如果可能的话，好浸泡过夜。
2.5.?后检查各部件及管线连接无误后，即可开启阀门采水。新装填的树脂在投运初期有一个冲洗过程，此阶段出水电阻率将逐步升高。视现场情况的不同，冲洗时间可能持续几十分钟到几个小时。

3制水运行参数 :
3.1进水水质要求：RO膜出水，电导率应低于10US/cm,高不宜超过20 US/cm。
3.2 制水流速：10BV-20BV（树脂体积的10倍到20倍/小时）。
3.3 开机运行后，冲洗时间约几十分钟到几个小时，电阻率逐步上升。
3.4 树脂经2-3次停机开机运行后，达到佳出水效果。

4.停机，开机步骤：
4.1 关闭进水阀
4.2 关闭出水阀，保持树脂罐内水不流失，使树脂内部不失水。
4.3 再次使用时，先缓慢开启出水阀。
4.4 开启进水阀，阀门开度同出水阀大致相同，
4.5当正常出水运行后，逐步开启出水阀和进水阀，达到正常出水流速。

5 注意事项：
5.1 ?本系统从清理树脂罐到装填树脂及运行用水，均应采用RO膜出水，电导率低于10us/cm。（越低越好，可以提高出水水质及增加制水量）.切忌采用其他水质差的水，否则，轻则造成出水水质不达标，制水量下降，重则造成树脂击传失效.丧失制水能力。
5.2 ?树脂上层应保持一定水位,以进水不激起树脂涌动为原则.保持树脂层的静止状态。
5.3 ?使用中切忌树脂层缺水,造成树脂层进入空气。
5.4 ?使用过程中,禁止从树脂层底部进空气或进水,造成树脂分层,影响制水效果及制水周期。严重时则失去制水能力。

阴阳混合抛光树脂的反应与再生问题剖析

　　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，而形成钙型或镁型的阳离子交换树脂，如下式：2R-SO3H+Ca2+→(R-SO3)2Ca+2H+(钙型强酸性阳离子树脂)2R-SO3H+Mg2+→(R-SO3)2Mg+2H+(镁型强酸性阳离子交换树脂)氢型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，交换能力随离子价数增加而增加，即价数越高的阳离子被交换的倾向越大。此外，若价数相同，离子半径越大的阳离子被交换的倾向也越大。如果以自来水中经常出现阳离子列为参考对象。

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(如K+)，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。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。

　　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。

离子交换树脂

　　三、再生

　　离子相对浓度高低对树脂的交换性质会产生很大的影响。当水溶液中氢离子的浓度相当大时，钙型或镁型的阳离子交换树脂中的钙离子或镁离子，可与氢离子进行交换，重新成为氢型阳离子交换树脂。换言之，交换反应也可以反方向进行。由于离子交换过程是可逆的，因此当交换树脂交换了一定量的离子后，可用相对浓度较高的氢离子再取代下来，使之一再重复被循环使用，这种作用称为再生。其反应式如下：(R-SO3)2Ca+2H+→2R-SO3H+Ca2+(R-COO)2Ca+2H+→2R-COOH+Ca2+当氢型树脂中的氢离子，都被其它硬度离子交换后，这些树脂就没有软化水质作用，此时之状态称为饱和状态。再生操作主要目的就是将已经达到饱和状态的树脂，利用再生剂洗出所交换来的阳离子，让树脂重新再回复到原有的交换容量，或所期望的容量程度，或原有的树脂型态等。无论是强酸性或弱酸性阳离子交换树脂，都可以使用稀硫酸或稀盐酸作为再生剂，但一般认为以稀硫酸作为再生剂，效果可能会好一些。因为树脂若吸附有机物的话，稀硫酸较稀盐酸更能解析出有机物，所以一般工艺多采用稀硫酸为再生剂。不过实际应用时，可能因为硫酸的取得较为困难，所以多使用盐酸作为再生剂居多。

离子交换树脂

　　四、影响再生特性的主要因素

　　氢型树脂的再生特性与它的类型和结构有密切关系，强酸性氢型树脂的再生比较困难，需要的再生酸液的剂量比理论值高许多，而且必须较长的接触时间。相形之下，弱酸性氢型树脂的再生则比较容易，需要的再生酸液的剂量仅比理论值高一些，也不需要长的接触时间。一般认为，在硫酸或盐酸的用量为其总交换容量的二倍时，每次再生树脂与再生酸液浸泡接触时间是：强酸性约30~60分；弱酸性约30~45分。此外，氢型树脂的再生特性也与它们的「交联度」有关。所谓交联度乃是定量树脂中所含的交联剂(如苯乙烯)的质量百分率。通常交联度低的树脂，其特征是聚合密度较低，内部空隙较多，网孔大，对水的溶胀性好，但对离子选择较弱，交换反应速度快，较易再生，因此每次再生树脂与再生酸液浸泡接触时间较短。反之，交联度高的树脂，则需要较长再生酸液与树脂接触的时间。无论强酸性或弱酸性氢型树脂的「交联度」均可以在制造时控制。由于氢型树脂的网孔不仅提供了良好的离子交换条件，而且也像活性碳一般，能产生分子吸附作用，也可能吸附各种有机物，因此容易受到有机物污染，而影响其操作效率，也使得其再生操作发生困难。如果树脂在使用过程中，吸附了有机物，特别是大分子有机物，再生接触时间必须更久，而且通常要提高温度(70~80℃)才能除去大部分有机物，以免其效能降低太快，同时在高温下操作，也可以加速再生反应时间，使浸泡接触时间得以因而缩短。在这方面应用的再生剂，以硫酸较佳，理由是硫酸在加热时相当安定，盐酸则可能会产生有毒的氯化氢气体。