Az ioncserélő gyanták fizikai tulajdonságai
Cocsak gél típusút használéncserélő gyantákonátlátszó vagy áttetsző gömbökként jelennek meg, míg a makroporózus gyanták tejfehér vagy átlátszatlan gömbökként. A színek sárgától, fehértől vörösesbarnáig terjednek. A kiváló minőségű gyanták nagy gömb alakúak, repedésmentesek, egyenletes színűek és mentesek a szennyeződésektől.
Gél típusú ioncserélő gyanták A részecskeméret (mm-ben) általában 0,3-1,2 mm (50-16 mesh-nek felel meg), a tényleges részecskeméret (d10) 0,36-0,61 mm, az egyenletességi együttható (K) pedig 1,22-1,66. A tényleges részecskeméret a szita nyílásának átmérője, amelyen a gyantarészecskék 10%-a áthalad, és 90%-a megmarad. Az egyenletességi együttható a szita nyílásának átmérőjének (d60) és (d90) aránya, amelyen a részecskék 60%-a áthalad, azaz K = d60/d90. Az egyenletességi együttható általában nagyobb, mint 1; minél közelebb van 1-hez, annál egyenletesebb a részecskeméret-összetétel. A gyanta részecskemérete jelentősen befolyásolja a csere sebességét, a vízáramlási ellenállást és a visszamosást. A nagy részecskeméret lassabb csere sebességet és alacsonyabb cserekapacitást eredményez; a kis részecskeméret nagyobb vízáramlási ellenállást eredményez; az egyenetlen részecskeméret, ahol a kis részecskék a nagyobb részecskék pórusaiba csapdába esnek, növeli a vízáramlási ellenállást és akadályozza a visszamosást. Ezért a részecskeméretnek megfelelőnek és egyenletesen elosztottnak kell lennie.
Sűrűség, mértékegysége: g/cm³. A gyanta sűrűségét általában hidratált állapotban mért nedves látszólagos sűrűségként (tömör sűrűségként) és nedves valódi sűrűségként fejezik ki.
① Nedves látszólagos sűrűség, mértékegysége: g/cm³. A nedves látszólagos sűrűség a nedves gyanta tömege térfogategységre vetítve, és a cseretartályban szükséges gyantamennyiség kiszámítására szolgál. Nedves látszólagos sűrűség = nedves gyanta tömege / nedves gyanta térfogata. A különféle kereskedelmi forgalomban kapható gyanták nedves látszólagos sűrűsége körülbelül 0,6-0,86 g/cm³. |
② Nedves valódi sűrűség, mértékegysége: g/cm³. A nedves valódi sűrűség a gyantarészecskék sűrűsége a vízfelvétel után. Nedves valódi sűrűség = nedves gyanta tömege / nedves gyantarészecskék térfogata. Megjegyzendő, hogy a fenti képletben a gyantarészecskék térfogata nem tartalmazza a részecskék közötti pórusok térfogatát. A nedves valódi sűrűség általában 1,04-1,3 g/cm³. Kationcserélő gyantáknál jellemzően 1,3 g/cm³, anionos gyantáknál pedig 1,10 g/cm³. A nedves valódi sűrűség a gyantaágy visszamosási intenzitásának meghatározására szolgál. Továbbá, vegyes gyantaágyban a nedves valódi sűrűség a gyanta visszamosás utáni rétegződésével is összefügg. Az anioncserélő gyanták könnyűek, és a visszamosás után a felső rétegben helyezkednek el, míg a kationcserélő gyanták nehezek, és a visszamosás után az alsó rétegben helyezkednek el. Használat közben a gyanta sűrűsége kissé csökken a csoportok leválása és a gyanta gerincén belüli láncok törése miatt.
|
Gél típusú ioncserélő gyanták Nedvességtartalom (mértékegység: %). A nedvességtartalom a nedves gyanta víztartalmának tömegarányát jelenti (miután az teljesen felszívódott és kitágult vízben), és általában 50% körüli. A nedvességtartalmat elsősorban a gyanta térhálósodásának mértéke, az aktív csoportok típusa és száma, valamint egyéb tényezők határozzák meg. Minél alacsonyabb a térhálósodás mértéke, annál nagyobbak a pórusok a gyantában, és annál magasabb a nedvességtartalom.
Duzzadás (mértékegység: %). A gyanta térfogatának azt a változását, amelyet a körülmények, például a vízfelvétel vagy az átalakulás változása okoz, duzzadásnak nevezzük. A duzzadás akkor következik be, amikor az aktív csoportok által vízzel érintkezve felszabaduló ionok hidratált ionokat képeznek, ezáltal kitágítva a térhálós hálót. A száraz gyanta térfogatnövekedését az oldószerrel való érintkezés után abszolút duzzadási foknak nevezzük, míg a nedves gyanta térfogatváltozását, amikor egyik ionos formából a másikba vált, relatív duzzadási foknak, más néven átmeneti duzzadási sebességnek nevezzük. Abszolút duzzadási fok = (duzzadás előtti térfogat - duzzadás utáni térfogat) / duzzadás előtti térfogat. Relatív duzzadási fok (vagy átmeneti duzzadási sebesség) = (átmenet előtti térfogat - átmenet utáni térfogat) / átmenet előtti térfogat. Minél alacsonyabb a gyanta térhálósodási foka, annál könnyebben ionizálódnak az aktív csoportok, annál nagyobb a kicserélődési kapacitás, és annál nagyobb a duzzadási fok. Minél nagyobb a kicserélhető ionok hidratációs sugara a gyantán, és minél alacsonyabb az elektrolit koncentrációja a vízben, annál nagyobb a...Gél típusú ioncserélő gyantáks duzzadási fok. Az erősen savas kationos gyanták és az erősen bázikus anionos gyanták duzzadási sorrendje különböző ionos formákban: kationok: H+ > Na+ > NH4+ > K+ > Ag+; anionok: OH-> HCO3- ≈ CO32-> SO42-> Cl-. A sztirol alapú kationcserélő gyanták duzzadási sebessége RNa-ról RH-ra (RNa→RH formában kifejezve) körülbelül 5%-10%, míg a sztirol alapú anioncserélő gyanták duzzadási sebessége RCI-ről ROH-ra körülbelül 10%-20%. Az akril alapú, gyengén savas kationcserélő gyanták nagyon magas duzzadási sebességgel rendelkeznek, körülbelül 60%-70% Rweak H→RweakNa esetén. Mivel minden gyanta bizonyos mértékig duzzad, a kationcserélő tartály tervezésekor helyet kell fenntartani. A nagy átalakulási tágulási sebességű gyanták hajlamosak az öregedésre a használat során bekövetkező ismételt tágulás és összehúzódás miatt.
Porozitás és fajlagos felület: Jelenleg használt D001x14-20 sorozat Gél típusú ioncserélő gyantákátlagos pórusátmérőjük 10-15,4 nm, porozitásuk (a pórustérfogat egységnyi gyantarészecskére vetítve) 0,09-0,21 ml/g, fajlagos felületük pedig 16-36,4 m²/g (száraz). A gél típusú gyanták fajlagos felülete kisebb, mint 1 m²/g.
A térhálósodás mértéke, százalékban mérve, a gyanta gyártása során felhasznált térhálósító arányára utal. Például a sztirol alapú gyanták polimerizációja sztirol monomer és divinilbenzol térhálósító alkalmazásával történik. A térhálósodás mértéke a divinilbenzol tömegarányára utal a gyantában. A térhálósodás mértéke számos gyanta tulajdonságot befolyásol. A nagyobb térhálósodási fok növeli a gyanta mechanikai szilárdságát és csökkenti a vízben való duzzadásállóságát. A térhálósodás mértékének változása megváltoztathatja az olyan tulajdonságokat, mint a ioncserélő kapacitás, a víztartalom, a duzzadási kapacitás és a gyanta mechanikai szilárdsága. A vízkezeléshez használt ioncserélő gyanta térhálósodási fokának 7% és 10% között kell lennie. Ekkor a gyantarács átlagos pórusmérete 2-4 mm. Mechanikai szilárdság A mechanikai szilárdság a gyanta azon képességét tükrözi, hogy fenntartsa a részecskék integritását. A gyanta eltörik, ha használat közben ütésnek, ütközésnek, súrlódásnak és duzzadásnak van kitéve. Ezért a gyantának megfelelő szilárdsággal kell rendelkeznie, és a gyanta éves veszteségének 3% és 7% között kell lennie. Hőállóság Különböző gyantáknak van egy bizonyos üzemi hőmérséklet-tartományuk. Ha a felső határt túllépik, a gyanta termikus bomláson megy keresztül. Már 0°C-on a gyantában lévő víz megfagy, ami a részecskék szétesését okozza. A gyanta tárolási és felhasználási hőmérsékletét általában 5 és 40°C között szabályozzák. (10) Vezetőképesség A száraz gyanta nem vezetőképes, míg a nedves gyanta a disszociált ionok miatt vezetheti az elektromos áramot.