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一、什么是软化水树脂?
软水设备中常用的耗材就是我们的软水树脂,也叫做离子交换树脂。它通过离子交换技术,使水的硬度降低至小于50 mg/L(CaCO3)。软化水树脂广泛应用于工业领域,将水变软后可以降低水管、锅炉等设备内的结垢和腐蚀,减少清洗和维护费用,提高设备使用寿命。离子交换树脂主要是由单体、交联剂和交换基团三个部分组成。单体是能聚合成高分子化合物的低分子有机物,是离子交换树脂的主要组成成分,也称为母体。例如,苯乙烯和甲基丙烯酸等即为单体。交联剂是固定树脂形状和增强树脂机械强度的成分,常用的交联剂是二乙烯苯。
二、软化水树脂的分类
软化水树脂主要分为大孔树脂、离子交换树脂、阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。根据材质,它又可以分为加聚物树脂和缩聚物树脂。其中,加聚物树脂主要包括乙烯基树脂,如聚苯乙烯、聚四氟乙烯等;缩聚物树脂则包括酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂等。
三、树脂的物理性能
①形状 离子交换树脂都呈球形,因为球体的水流阻力小,在一定的容积内球形树脂的装填量大,出厂树脂一般要求圆球率大于90%。圆球率越高,越有利于树脂层中水流分布均匀和减少水流阻力。有一些特殊应用上也有将离子交换树脂制成粉末状、纤维状等。
②粒度指树脂在水中充分膨胀后的颗粒直径,表示树脂的粒径范围和不均匀程度。粒度对水处理工艺的影响很大,颗粒大,交换速度慢;颗粒小,水流通过树脂层的压力损失大;颗粒大小不均匀时,水流分布不均,导致反洗困难,流速过大会冲走小颗粒,过小又不能松动大颗粒。故水处理中常用树脂的粒度一般为16~50目(1.2~0.3mm)
③颜色 离子交换树脂的颜色有乳白、浅黄、深黄和深褐色多种。即使是同一种型号树脂,来源不同,其颜色也不相同故不能从颜色分辨树脂的型号和好坏。颜色并不影响树脂的使用,在选购时不必考虑树脂的颜色,但在使用过程中颜色发生变化,则可能是树脂受到了污染。
凝胶型树脂呈透明或半透明状态,大孔型树脂呈不透明状态。
④含水率指在水中充分膨胀的湿树脂所含溶胀水质量占湿树脂质量的百分数。即
含水率=(溶胀水质量/湿树脂质量)x100%
树脂的含水率与交联度有密切的关系,交联度愈低,其含水率愈高。例如,树脂的交联度为1%~2%时,含水率达90%以上,这样的树脂就像胶水一样,不能保持一定的形状。锅炉水处理树脂的交联度一般在7%左右,含水率25%~55%。对于凝胶型树脂,其含水率与树脂的孔隙率成正比。运行过程中,树脂的含水率如果发生变化,则说明其结构可能遭到破坏。
⑤溶胀性干树脂浸入水中体积变大,湿树脂转型体积也发生变化,这种性质称为树脂的溶胀性。前一种体积变化称为绝对溶胀度,这是树脂活性基团在水中电离后发生水合作用所致;后一种体积变化称为相对溶胀度,它是由转型时不同离子的水合离子半径的不同所致。树脂的溶胀性与交联度、交换基团的电离度、水合离子的半径及水溶液中反离子浓度等因素有关。树脂的交联度愈小,或交换基团电离度愈大,或水合离子的半径愈大,则溶胀度就大;溶液中反离子浓度增大,渗透压就降低,则溶胀度减少。
⑥密度树脂的密度根据含水情况分为干态密度与湿态密度。湿态密度又分为湿真密度和湿视密度。湿态密度应用得较多。
a.湿真密度是指树脂在水中充分膨胀后的颗粒密度,可用下式计算
湿真密度=湿树脂质量/湿树脂的颗粒体积(g/mL)
b.湿视密度是指树脂在充分膨胀时的堆积密度,用下式计算
湿视密度二湿树脂质量/湿树脂的堆积体积(g/mL)
树脂的湿真密度一般为1.04~1.3g/mL,它适用于交换器反洗强度的确定、混合床树脂的选择等;湿视密度一般为0.6~0.85g/ml,在交换器设计时,常用它来计算树脂的用量,或作为设计参数。
四、影响树脂效率的因素
软化水设备的树脂更换周期取决于多个因素,包括设备的使用频率、进水水质、树脂类型和质量等。一般而言,软化水设备的树脂更换周期在2-5年之间,但具体时间还需根据实际情况进行判断。
4.1使用频率
首先,设备的使用频率是影响树脂更换周期的重要因素之一。如果设备使用频率较高,树脂的消耗速度也会相应加快,因此需要更频繁地更换树脂。相反,如果设备使用频率较低,树脂的更换周期可以适当延长。
4.2进水水质情况
其次,进水水质对树脂的更换周期也有重要影响。如果进水中含有大量硬水物质,如钙、镁等,树脂的消耗速度会加快,因此需要更频繁地更换树脂。此外,如果进水中含有其他杂质,如氯、氧化剂等,也会对树脂的寿命产生负面影响。
4.3树脂类型
另外,树脂的类型和质量也是决定更换周期的关键因素。不同类型的树脂具有不同的使用寿命和性能特点,因此在选择树脂时需要根据实际情况进行选择。同时,树脂的质量也是决定更换周期的重要因素之一。优质的树脂具有更好的稳定性和耐用性,能够延长树脂的更换周期。
4.3后期维护及保养
除了以上因素外,软化水设备的维护和管理也会影响树脂的更换周期。定期对设备进行清洗和维护,保持设备的良好状态,可以延长树脂的使用寿命。此外,对于设备出现的问题和故障,应及时进行处理和修复,避免对树脂的寿命产生不良影响。
综上所述,软化水设备的树脂更换周期需要根据实际情况进行判断。在选择树脂和进行设备维护时,需要注意多个因素,包括设备使用频率、进水水质、树脂类型和质量等。通过合理的选择和管理,可以延长树脂的使用寿命,提高设备的效率和稳定性。