Propiedades físicas de las resinas de intercambio iónico

CoSolo se utiliza tipo gelIsobre resinas de intercambioSe presentan como esferas transparentes o translúcidas, mientras que las resinas macroporosas se presentan como esferas de color blanco lechoso u opacas. Los colores varían entre amarillo, blanco y marrón rojizo. Las resinas de alta calidad presentan una alta esfericidad, no se agrietan, tienen un color uniforme y están libres de impurezas.

Resinas de intercambio iónico tipo gel El tamaño de partícula (en mm) es generalmente de 0,3-1,2 mm (equivalente a 50-16 mesh), con un tamaño de partícula efectivo (d10) de 0,36-0,61 mm y un coeficiente de uniformidad (K) de 1,22-1,66. El tamaño de partícula efectivo es el diámetro de la abertura del tamiz a través del cual pasa el 10% de las partículas de resina y se retiene el 90%. El coeficiente de uniformidad es la relación entre los diámetros de la abertura del tamiz (d60) y (d90) a través de los cuales pasa el 60% de las partículas, es decir, K = d60/d90. El coeficiente de uniformidad es generalmente mayor que 1; cuanto más cercano a 1, más uniforme es la composición del tamaño de partícula. El tamaño de partícula de resina afecta significativamente la tasa de intercambio, la resistencia al flujo de agua y el retrolavado. Un tamaño de partícula grande da como resultado tasas de intercambio más lentas y una menor capacidad de intercambio; un tamaño de partícula pequeño da como resultado una mayor resistencia al flujo de agua; El tamaño desigual de las partículas, con partículas pequeñas atrapadas en los poros de partículas más grandes, aumenta la resistencia al flujo de agua y dificulta el retrolavado. Por lo tanto, el tamaño de las partículas debe ser adecuado y estar distribuido uniformemente.

Densidad, unidad: g/cm³. La densidad de la resina se expresa generalmente como densidad aparente en húmedo (densidad aparente) en estado hidratado y densidad verdadera en húmedo.

① Densidad aparente en húmedo (unidad: g/cm³). La densidad aparente en húmedo es la masa de resina húmeda empacada por unidad de volumen y se utiliza para calcular la cantidad de resina necesaria en el contenedor de intercambio. La densidad aparente en húmedo es igual a la masa de resina húmeda / volumen de resina húmeda. La densidad aparente en húmedo de diversas resinas comerciales es de aproximadamente 0,6-0,86 g/cm³.

② Densidad real húmeda, unidad: g/cm³. La densidad real húmeda es la densidad de las partículas de resina después de haber absorbido agua. Densidad real húmeda = masa de resina húmeda / volumen de partícula de resina húmeda. Tenga en cuenta que el volumen de las partículas de resina en la fórmula anterior no incluye el volumen de los poros entre las partículas. La densidad real húmeda es generalmente de 1,04 a 1,3 g/cm³. Típicamente, es de 1,3 g/cm³ para resinas de intercambio catiónico y de 1,10 g/cm³ para resinas aniónicas. La densidad real húmeda se utiliza para determinar la intensidad del retrolavado del lecho de resina. Además, en un lecho de resina mixta, la densidad real húmeda también está relacionada con la estratificación de la resina después del retrolavado. Las resinas de intercambio aniónico son ligeras y estarán en la capa superior después del retrolavado, mientras que las resinas de intercambio catiónico son pesadas y estarán en la capa inferior después del retrolavado. Durante el uso, la densidad de la resina disminuye ligeramente debido al desprendimiento de grupos y la rotura de cadenas dentro de la estructura de la resina.

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Resinas de intercambio iónico tipo gel. Contenido de humedad (unidad: %). El contenido de humedad se refiere a la fracción másica de agua contenida en la resina húmeda (después de su completa absorción y expansión en agua) y generalmente ronda el 50 %. El contenido de humedad se determina principalmente por el grado de reticulación de la resina, el tipo y número de grupos activos, y otros factores. Cuanto menor sea el grado de reticulación, mayores serán los poros de la resina y mayor será el contenido de humedad.

Hinchamiento (unidad: %). El cambio en el volumen de la resina causado por cambios en las condiciones, como la absorción o transformación del agua, se denomina hinchamiento. El hinchamiento ocurre cuando los iones liberados por los grupos activos al entrar en contacto con el agua se hidratan para formar iones hidratados, expandiendo así la malla reticulada. El aumento de volumen de la resina seca tras el contacto con un disolvente se denomina grado de hinchamiento absoluto, mientras que el cambio de volumen de la resina húmeda al cambiar de una forma iónica a otra se denomina grado de hinchamiento relativo, también conocido como tasa de hinchamiento de transición. Grado de hinchamiento absoluto = (volumen antes del hinchamiento - volumen después del hinchamiento) / volumen antes del hinchamiento. Grado de hinchamiento relativo (o tasa de hinchamiento de transición) = (volumen antes de la transición - volumen después de la transición) / volumen antes de la transición. Cuanto menor sea el grado de reticulación de la resina, mayor será la facilidad con la que se ionizan los grupos activos, mayor será la capacidad de intercambio y mayor el grado de hinchamiento. Cuanto mayor sea el radio de hidratación de los iones intercambiables en la resina y menor la concentración de electrolitos en el agua, mayor será laResinas de intercambio iónico tipo gels grado de hinchamiento. El orden de hinchamiento para resinas catiónicas fuertemente ácidas y resinas aniónicas fuertemente básicas en diferentes formas iónicas es: cationes: H+ > Na+ > NH4+ > K+ > Ag+; aniones: OH-> HCO3- ≈ CO32-> SO42-> Cl-. La tasa de hinchamiento para resinas de intercambio catiónico basadas en estireno de RNa a RH (expresada como RNa→RH) es de aproximadamente 5%-10%, mientras que la tasa de hinchamiento para resinas de intercambio aniónico basadas en estireno de RCI a ROH es de aproximadamente 10%-20%. Las resinas de intercambio catiónico débilmente ácidas basadas en acrílico tienen una tasa de hinchamiento muy alta, aproximadamente 60%-70% para RweakH→RweakNa. Dado que todas las resinas se hinchan hasta cierto punto, es necesario reservar espacio al diseñar el contenedor de intercambio. Las resinas con altas tasas de expansión por transformación son susceptibles al envejecimiento debido a la expansión y contracción repetidas durante el uso.

Porosidad y área superficial específica: Serie D001x14-20 utilizada actualmente Resinas de intercambio iónico tipo gelTienen un diámetro de poro promedio de 10-15,4 nm, una porosidad (volumen de poro por unidad de partícula de resina) de 0,09-0,21 mL/g y una superficie específica de 16-36,4 m²/g (en seco). Las resinas de tipo gel tienen una superficie específica inferior a 1 m²/g.

Grado de reticulación, medido en %, se refiere a la proporción de reticulante utilizado en la fabricación de la resina. Por ejemplo, las resinas a base de estireno se polimerizan utilizando estireno como monómero y divinilbenceno como reticulante. El grado de reticulación se refiere a la fracción de masa de divinilbenceno en la resina. El grado de reticulación afecta a muchas propiedades de la resina. Un mayor grado de reticulación aumenta la resistencia mecánica de la resina y reduce su resistencia al hinchamiento en agua. Los cambios en el grado de reticulación pueden alterar propiedades como la capacidad de intercambio, el contenido de agua, la capacidad de hinchamiento y la resistencia mecánica de la resina. El grado de reticulación de la resina de intercambio iónico utilizada para el tratamiento de agua debe ser del 7% al 10%. En este momento, el tamaño medio de poro en la rejilla de resina es de 2 a 4 mm. Resistencia mecánica La resistencia mecánica refleja la capacidad de la resina para mantener la integridad de las partículas. La resina se romperá cuando se someta a impacto, colisión, fricción e hinchamiento durante el uso. Por lo tanto, la resina debe tener suficiente resistencia y su pérdida anual debe ser inferior al 3% al 7%. Resistencia al calor: Varias resinas tienen un rango de temperatura de funcionamiento determinado. Si se supera el límite superior, la resina sufrirá descomposición térmica. A temperaturas tan bajas como 0 °C, el agua de la resina se congelará, provocando la rotura de las partículas. La temperatura de almacenamiento y uso de la resina suele estar entre 5 y 40 °C. (10) Conductividad: La resina seca no es conductora, mientras que la resina húmeda puede conducir la electricidad debido a los iones disociados.