이온교환수지의 물리적 특성

주식회사젤 타입만 사용나교환 수지에 대하여투명하거나 반투명한 구형으로 보이는 반면, 거대 다공성 수지는 유백색 또는 불투명한 구형으로 보입니다. 색상은 노란색, 흰색, 적갈색 등 다양합니다. 고품질 수지는 구형도가 높고, 균열이 없으며, 색상이 균일하고, 불순물이 없습니다.

겔형 이온교환수지 입자 크기(mm)는 일반적으로 0.3-1.2mm(50-16메시에 해당)이고, 유효 입자 크기(d10)는 0.36-0.61mm, 균일계수(K)는 1.22-1.66입니다. 유효 입자 크기는 수지 입자의 10%가 통과하고 90%가 걸러지는 체 구멍 직경입니다. 균일계수는 입자의 60%가 통과하는 체 구멍 직경(d60)과 (d90)의 비율, 즉 K = d60/d90입니다. 균일계수는 일반적으로 1보다 크며, 1에 가까울수록 입자 크기 구성이 더 균일합니다. 수지 입자 크기는 교환 속도, 물 흐름 저항 및 역세척에 상당한 영향을 미칩니다. 입자 크기가 크면 교환 속도가 느려지고 교환 용량이 낮아지고, 입자 크기가 작으면 물 흐름 저항이 커집니다. 입자 크기가 불균일하면 큰 입자의 기공에 작은 입자가 갇히게 되어 물의 흐름 저항이 증가하고 역세척을 방해합니다. 따라서 입자 크기는 적절하고 균일하게 분포되어야 합니다.

밀도, 단위: g/센티미터³. 수지 밀도는 일반적으로 수화 상태에서의 습윤 겉보기 밀도(벌크 밀도)와 습윤 진밀도로 표현됩니다.

① 습윤 겉보기 밀도, 단위: g/센티미터³. 습윤 겉보기 밀도는 단위 부피당 충전된 습윤 수지의 질량이며, 교환 용기에 필요한 수지의 양을 계산하는 데 사용됩니다. 습윤 겉보기 밀도 = 습윤 수지 질량 / 습윤 수지 부피. 다양한 상용 수지의 습윤 겉보기 밀도는 약 0.6~0.86 g/센티미터³입니다. |

② 습윤 진밀도, 단위: g/센티미터³. 습윤 진밀도는 물을 흡수한 후 수지 입자의 밀도입니다. 습윤 진밀도 = 습윤 수지 질량 / 습윤 수지 입자 부피. 위 공식에서 수지 입자의 부피에는 입자 사이의 기공 부피가 포함되지 않습니다. 습윤 진밀도는 일반적으로 1.04-1.3 g/센티미터³입니다. 양이온 교환 수지의 경우 일반적으로 1.3 g/센티미터³, 음이온 교환 수지의 경우 1.10 g/센티미터³입니다. 습윤 진밀도는 수지층의 역세척 강도를 결정하는 데 사용됩니다. 또한, 혼합 수지층에서 습윤 진밀도는 역세척 후 수지의 층화와도 관련이 있습니다. 음이온 교환 수지는 가벼워 역세척 후 상층에 위치하는 반면, 양이온 교환 수지는 무거워 역세척 후 하층에 위치합니다. 사용 중 수지 골격 내 그룹 분리 및 사슬 절단으로 인해 수지의 밀도가 약간 감소합니다.

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겔형 이온교환수지 수분 함량(단위: %). 수분 함량은 습윤 수지(물에 완전히 흡수되어 팽창한 후)에 포함된 물의 질량 분율을 나타내며, 일반적으로 약 50%입니다. 수분 함량은 주로 수지의 가교도, 활성기의 종류와 수, 그리고 기타 요인에 의해 결정됩니다. 가교도가 낮을수록 수지의 기공이 커지고 수분 함량이 높아집니다.

팽윤(단위: %). 수분 흡수 또는 변형과 같은 조건의 변화로 인한 수지 부피 변화를 팽윤이라고 합니다. 팽윤은 활성 그룹에서 방출된 이온이 물과 접촉하여 수화 이온을 형성하여 가교된 망목을 확장할 때 발생합니다. 용매와 접촉한 후 건조 수지의 부피 증가를 절대 팽윤도라고 하며, 습윤 수지의 이온 형태가 한 이온에서 다른 이온으로 전환될 때 부피 변화를 상대 팽윤도라고 하며, 전이 팽윤율이라고도 합니다. 절대 팽윤도 = (팽윤 전 부피 - 팽윤 후 부피) / 팽윤 전 부피. 상대 팽윤도(또는 전이 팽윤율) = (전이 전 부피 - 전이 후 부피) / 전이 전 부피. 수지의 가교 결합도가 낮을수록 활성 그룹이 더 쉽게 이온화되고 교환 용량이 커지며 팽윤율도 커집니다. 수지에서 교환 가능한 이온의 수화 반경이 크고 물의 전해질 농도가 낮을수록겔형 이온교환수지팽윤도. 강산성 양이온 수지와 강염기성 음이온 수지의 다양한 이온 형태에 대한 팽윤 순서는 다음과 같습니다. 양이온: H+ 쉬쉬 나+ 쉬쉬 암모니아4+ 쉬쉬 K+ 쉬쉬 애그+; 음이온: 오-쉬쉬 중탄산나트륨- ≈ 이산화탄소-쉬쉬 SO42-쉬쉬 클-. 스티렌 기반 양이온 교환 수지의 RNa에서 RH로의 팽윤 속도(RNA→RH로 표시)는 약 5%-10%인 반면, 스티렌 기반 음이온 교환 수지의 RCI에서 ROH로의 팽윤 속도는 약 10%-20%입니다. 아크릴 기반 약산성 양이온 교환 수지는 루크H→RweakNa에서 약 60%-70%로 매우 높은 팽윤 속도를 보입니다. 모든 수지는 어느 정도 팽창하기 때문에 교환 용기를 설계할 때 공간을 확보해야 합니다. 변형 팽창률이 높은 수지는 사용 중 반복적인 팽창과 수축으로 인해 노화되기 쉽습니다.

기공률 및 비표면적 : 현재 사용중인 D001x14-20 시리즈 겔형 이온교환수지평균 기공 직경은 10~15.4nm, 기공률(수지 입자당 기공 부피)은 0.09~0.21mL/g, 비표면적은 16~36.4m²/g(건조)입니다. 겔형 수지는 비표면적이 1m²/g 미만입니다.

가교도는 %로 측정하며, 수지 제조에 사용되는 가교제의 비율을 나타냅니다. 예를 들어, 스티렌 기반 수지는 스티렌을 단량체로, 디비닐벤젠을 가교제로 사용하여 중합됩니다. 가교도는 수지에서 디비닐벤젠의 질량 분율을 나타냅니다. 가교도는 수지의 여러 특성에 영향을 미칩니다. 가교도가 높을수록 수지의 기계적 강도가 증가하고 물에서 팽윤에 대한 저항성이 감소합니다. 가교도의 변화는 교환 용량, 수분 함량, 팽윤 용량 및 수지의 기계적 강도와 같은 특성을 변경할 수 있습니다. 수처리에 사용되는 이온 교환 수지의 가교도는 7%~10%여야 합니다. 이때 수지 그리드의 평균 기공 크기는 2~4mm입니다. 기계적 강도 기계적 강도는 수지가 입자의 무결성을 유지하는 능력을 반영합니다. 수지는 사용 중 충격, 충돌, 마찰 및 팽윤을 받으면 파손됩니다. 따라서 수지는 충분한 강도를 가져야 하며, 연간 수지 손실률은 3~7% 미만이어야 합니다. 내열성 다양한 수지는 일정한 작동 온도 범위를 가지고 있습니다. 상한선을 초과하면 수지가 열분해됩니다. 0°C의 저온에서도 수지 내 수분이 얼어 입자가 깨집니다. 수지의 보관 및 사용 온도는 일반적으로 5~40°C로 관리됩니다. (10) 전도성 건조 수지는 전도성이 없지만, 습윤 수지는 해리된 이온으로 인해 전기가 흐를 수 있습니다.