Propriedades físicas das resinas de troca iônica
Commusado apenas em gelEUem resinas de trocaApresentam-se como esferas transparentes ou translúcidas, enquanto as resinas macroporosas apresentam-se como esferas branco-leitosas ou opacas. As cores variam entre amarelo, branco e marrom-avermelhado. Resinas de alta qualidade apresentam alta esfericidade, não apresentam rachaduras, cor uniforme e são isentas de impurezas.
Resinas de troca iônica do tipo gel O tamanho das partículas (em mm) é geralmente de 0,3-1,2 mm (equivalente a 50-16 mesh), com um tamanho efetivo de partícula (d10) de 0,36-0,61 mm e um coeficiente de uniformidade (K) de 1,22-1,66. O tamanho efetivo de partícula é o diâmetro da abertura da peneira através do qual 10% das partículas de resina passam e 90% são retidas. O coeficiente de uniformidade é a razão dos diâmetros de abertura da peneira (d60) para (d90) através dos quais 60% das partículas passam, ou seja, K = d60/d90. O coeficiente de uniformidade é geralmente maior que 1; quanto mais próximo de 1, mais uniforme é a composição do tamanho das partículas. O tamanho das partículas da resina afeta significativamente a taxa de troca, a resistência ao fluxo de água e a retrolavagem. O tamanho grande das partículas resulta em taxas de troca mais lentas e menor capacidade de troca; o tamanho pequeno das partículas resulta em maior resistência ao fluxo de água; O tamanho desigual das partículas, com pequenas partículas presas nos poros das partículas maiores, aumenta a resistência ao fluxo de água e dificulta a retrolavagem. Portanto, o tamanho das partículas deve ser adequado e distribuído uniformemente.
Densidade, unidade: g/cm³. A densidade da resina é geralmente expressa como densidade aparente úmida (densidade aparente aparente) no estado hidratado e densidade verdadeira úmida.
① Densidade aparente úmida, unidade: g/cm³. A densidade aparente úmida é a massa de resina úmida embalada por unidade de volume e é usada para calcular a quantidade de resina necessária no recipiente de troca. Densidade aparente úmida = massa de resina úmida / volume de resina úmida a granel. A densidade aparente úmida de várias resinas comerciais é de aproximadamente 0,6-0,86 g/cm³.
2 Densidade real úmida, unidade: g/cm³. A densidade real úmida é a densidade das partículas de resina após a absorção de água. Densidade real úmida = massa de resina úmida / volume de partículas de resina úmida. Observe que o volume das partículas de resina na fórmula acima não inclui o volume dos poros entre as partículas. A densidade real úmida é geralmente de 1,04 a 1,3 g/cm³. Tipicamente, é de 1,3 g/cm³ para resinas de troca catiônica e 1,10 g/cm³ para resinas aniônicas. A densidade real úmida é usada para determinar a intensidade da retrolavagem do leito de resina. Além disso, em um leito de resina mista, a densidade real úmida também está relacionada à estratificação da resina após a retrolavagem. As resinas de troca aniônica são leves e permanecerão na camada superior após a retrolavagem, enquanto as resinas de troca catiônica são pesadas e permanecerão na camada inferior após a retrolavagem. Durante o uso, a densidade da resina diminui ligeiramente devido ao desprendimento de grupos e à quebra de cadeias dentro da estrutura da resina.
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Resinas de troca iônica do tipo gel Teor de umidade (unidade: %). O teor de umidade refere-se à fração mássica de água contida na resina úmida (após sua completa absorção e expansão em água) e geralmente fica em torno de 50%. O teor de umidade é determinado principalmente pelo grau de reticulação da resina, pelo tipo e número de grupos ativos e por outros fatores. Quanto menor o grau de reticulação, maiores os poros da resina e maior o teor de umidade.
Inchamento (unidade: %). A alteração no volume da resina causada por alterações em condições como absorção de água ou transformação é chamada de intumescimento. O intumescimento ocorre quando íons liberados por grupos ativos, ao entrarem em contato com a água, hidratam-se para formar íons hidratados, expandindo assim a malha reticulada. O aumento de volume da resina seca após o contato com um solvente é chamado de grau absoluto de intumescimento, enquanto a variação de volume da resina úmida quando ela muda de uma forma iônica para outra é chamada de grau relativo de intumescimento, também conhecido como taxa de intumescimento de transição. Grau absoluto de intumescimento = (volume antes do intumescimento - volume após o intumescimento) / volume antes do intumescimento. Grau relativo de intumescimento (ou taxa de intumescimento de transição) = (volume antes da transição - volume após a transição) / volume antes da transição. Quanto menor o grau de reticulação da resina, mais facilmente os grupos ativos se ionizam, maior a capacidade de troca e maior o grau de intumescimento. Quanto maior o raio de hidratação dos íons trocáveis na resina e menor a concentração de eletrólitos na água, maior aResinas de troca iônica do tipo gels grau de inchamento. A ordem de inchamento para resinas catiônicas fortemente ácidas e resinas aniônicas fortemente básicas em diferentes formas iônicas é: cátions: H+ > Na+ > NH4+ > K+ > Ag+; ânions: OH-> HCO3- ≈ CO32-> SO42-> Cl-. A taxa de inchamento para resinas de troca catiônica à base de estireno de RNa para RH (expressa como RNa→RH) é de aproximadamente 5%-10%, enquanto a taxa de inchamento para resinas de troca aniônica à base de estireno de RCI para ROH é de aproximadamente 10%-20%. Resinas de troca catiônica fracamente ácidas à base de acrílico têm uma taxa de inchamento muito alta, aproximadamente 60%-70% para RweakH→RweakNa. Como todas as resinas incham até certo ponto, é necessário reservar espaço ao projetar o recipiente de troca. Resinas com altas taxas de expansão por transformação são suscetíveis ao envelhecimento devido à expansão e contração repetidas durante o uso.
Porosidade e Área de Superfície Específica: Atualmente utilizada série D001x14-20 Resinas de troca iônica do tipo geltêm um diâmetro médio de poro de 10 a 15,4 nm, uma porosidade (volume de poro por unidade de partícula de resina) de 0,09 a 0,21 mL/g e uma área superficial específica de 16 a 36,4 m²/g (seca). As resinas do tipo gel têm uma área superficial específica inferior a 1 m²/g.
O grau de reticulação, medido em %, refere-se à proporção de reticulador usado na fabricação da resina. Por exemplo, resinas à base de estireno são polimerizadas usando estireno como monômero e divinilbenzeno como reticulador. O grau de reticulação refere-se à fração de massa de divinilbenzeno na resina. O grau de reticulação afeta muitas propriedades da resina. Um maior grau de reticulação aumenta a resistência mecânica da resina e reduz sua resistência ao inchaço em água. Mudanças no grau de reticulação podem alterar propriedades como a capacidade de troca, o teor de água, a capacidade de inchaço e a resistência mecânica da resina. O grau de reticulação da resina de troca iônica usada para tratamento de água deve ser de 7% a 10%. Neste momento, o tamanho médio dos poros na grade de resina é de 2 a 4 mm. Resistência mecânica A resistência mecânica reflete a capacidade da resina de manter a integridade das partículas. A resina quebrará quando submetida a impacto, colisão, atrito e inchaço durante o uso. Portanto, a resina deve ter resistência suficiente e a perda anual de resina deve ser inferior a 3% a 7%. Resistência ao calor: Várias resinas têm uma determinada faixa de temperatura operacional. Se o limite superior for excedido, a resina sofrerá decomposição térmica. A temperaturas tão baixas quanto 0°C, a água na resina congelará, causando a quebra das partículas. A temperatura de armazenamento e uso da resina é geralmente controlada para ser de 5 a 40°C. (10) Condutividade: A resina seca não é condutora, enquanto a resina úmida pode conduzir eletricidade devido aos íons dissociados.