イオン交換樹脂の容量。 軟水用イオン交換樹脂

この記事では、その理由と使用方法について説明します。 イオン交換樹脂水の軟化に。 イオン交換樹脂は当社の Web サイトで購入できます。リンクをクリックしてください。 以下の軟化方法が理論的に開発され、実用化されています。

※サーマル方式。 （煮沸、蒸留、凍結融解）

* 試薬。 (カルシウム (II) およびマグネシウム (II) イオンは、さまざまな化学試薬によって失活され、難溶性の沈殿物に結合されます。

* イオン交換。 (イオン交換体 (陽イオン交換体、陰イオン交換体、またはスルホン酸炭素) 内の Na (I) または H (I) イオンがカルシウム (Ca II) 水溶液のイオンで置き換えられる、イオン交換材料による水溶液の濾過。およびマグネシウム (Mg II)

* さまざまな方法の組み合わせ。

軟化方法の選択は、水の質、指定された浄化度、設備の技術的可能性、および水処理方法の選択の実現可能性調査によって決定されます。

イオン交換法の発見と開発の歴史を概説しました。

イオン交換樹脂は水の硬度を正規化します

この場合、水処理理論においてどの水パラメータが主に関心があるのか​​を直ちに決定する必要があります。 明らかに、これは水の硬度です。 パラメータとしての水の硬度、および色や正規性などのその他のパラメータ。 ここでは、1リットルの水中に含まれるカルシウムCa2+またはマグネシウムMg2+イオンのミリグラム当量数を硬度で理解します。

抽象的な数値を使わずに、水が硬水か軟水を判断するにはどうすればよいでしょうか? このように言い換えましょう。硬度の単位 - 1 mg/eq/l は、カルシウム Ca2+ 20.03 mg またはマグネシウム Mg2+ 12.15 mg に相当します。 水溶液中の硬度塩の定量的な含有量 (mg) を測定および計算できるようになりました。 量的な内容に従って、硬度に従って、次のように分けられます。

* 非常に軟水(0 ～ 1.5 mg/eq/l)

* 軟水 (1.5 ～ 3 mg/eq/l)

* 水で 中程度の硬さ (3～6 mg/当量/l)

* ハード (6–9 mg/eq/l)

* 非常に硬い (9 mg/eq/l 以上)。

後者は水でさえなく、むしろ塩水です。 硬度指標は 1.65 ～ 2.90 mg/eq/l で最高の官能特性を備えていますが、SanPiN 2.1.4.1116–02 の要件では、指標が 1.6 ～ 6.9 mg/eq/l で完全かつ生理学的硬度を規制しています。 ここで、水が軟らかいほど体に有益であるという憶測はやめなければなりません。 全然そんなことないよ。 たとえば、脱塩水だけを使用すると、マグネシウムとカルシウムの欠乏が原因で、取り返しのつかない健康上の問題を引き起こす可能性があります。

しかし、著しい石灰化（硬度4.5 mg/eq/l以上）が起こると、水は人体ではなく、給水に何らかの形で関係する環境に害を及ぼし始めます。 やかんの中の石灰、アイロン、洗濯機、給湯器 - これは、影響を受けやすい機器の不完全なリストです。 有害な影響水道水中の硬度塩。

これらの水処理システムの大部分で設定されている通常の軟化は、硬度を 1.0 ～ 1.6 mg/eq/l のレベルで正規化することです。 では、値が 0.5 mg/eq/l 未満の超軟水はどうでしょうか。 英国の科学者は、そのような水は活性であり、給水システムのパイプ内の堆積物を洗い流す能力があることを証明しましたが、これにより水の不快な色や臭いが現れる可能性があります。

イオン交換樹脂による軟水化の原理

イオン交換材料を使用した水の軟化または脱塩は、イオン交換に基づいています。 原理は、フィルターのイオン交換バックフィル (陽イオン交換体および陰イオン交換体) が、対応する量の陽イオンまたは陰イオン交換体イオンと引き換えに水からイオンを捕捉する能力です。 イオン交換樹脂カチオン交換体であるかアニオン交換体であるかは、交換容量の指標によって特徴付けられます。 これは、イオン交換体がフィルターサイクル中に水溶液と交換できる特定の数の正または負のイオンによって特徴付けられます。 イオン交換体の交換容量は、1 立方メートルあたりの保持イオンのグラム当量で測定されます。 イオナイトは水に浸すと膨潤した状態になります。 この状態でイオン交換体をフィルターに流し込みます。 イオン交換樹脂の完全交換容量と実用交換容量を区別する価値があります。

総交換容量とは、1立方メートル中に保持できる硬度イオンの数です。 濾過された（出ていく）水の硬度がフィルターに入る水の硬度と比較される瞬間までの、膨潤した作動状態にあるイオン交換樹脂のメートル。 イオン交換体の作用交換容量は、1立方メートル中に保持される硬度イオンの数です。 ろ過水中の硬度塩イオンが「突破」する瞬間まで、イオン交換樹脂を 1 メートルに保ちます。 フィルター内のイオン交換体の総体積に関係する交換容量は、通常、吸収容量と呼ばれます。

イオン交換樹脂がフィルター容積に注入されます。 これは、または。 これらの樹脂の違いは、水処理中に交換されるイオンの「符号」にあります。 陽イオン交換体は陽イオンを交換します。 陰イオン交換体はマイナスイオンを交換します。 イオン交換体の作動交換容量は一時的に低下するため、再生処理が行われます。 これは携帯電話のバッテリーに例えることができます。 充電量が減ると再充電が必要になります。 このイオン交換樹脂の再充電は再生と呼ばれます。 しかし、これは次からは起こりません コンセントただし、イオン交換体を元の状態に戻す塩または酸の溶液の助けを借ります。 カチオン交換体の交換能力の回復は、通常、8% 溶液を通過させることによって行われます。 食卓塩フィルター層を通過します。

しかし、バッテリーの容量は無限ではありません。 イオン交換体は、一定回数の再生サイクル向けにも設計されています。 この後、フィルター内のイオン交換樹脂を交換する必要があり、水の処理と再生プロセスが再び始まります。

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重金属塩の濃度を減らし、食器や家庭用電化製品に水垢が付くのを防ぐために、最も一般的な軟水器が使用されます。 この記事では、洗浄システムにおけるそれらの動作原理、種類、目的を分析します。

この記事では次のことを学びます:

水用イオン交換樹脂は何に使われるのですか？

イオン交換樹脂を使用して水を浄化した後、水を飲むことはできますか?

軟水器の浄水用イオン交換樹脂の交換方法

浄水用イオン交換樹脂とはどのようなものですか？

民間住宅部門のフィルターシステムにイオン交換樹脂を使用することが長い間検討されてきました。 必要な条件品質を得るために 水を飲んでいる。 この洗浄方法の人気のピークは 20 世紀の終わりに起こりました。

イオン交換樹脂は、外観上、高分子材料から作られた小さなボール (直径 1 mm まで) の集合体です。

この素材に出会ったことがない人は、樹脂と魚卵を簡単に混同する可能性があります。 利益と彼の ユニークな特性無視することはできません。 イオン交換樹脂を使用して水を軟化させると、金属不純物や硬度塩のイオンを保持できるようになります。 しかし、そのようなフィルターはこれらすべての物質を蓄積するだけでなく、有害な物質のイオンを絶対に安全なイオンに置き換えます。 このイオン交換手順は安全です 既存の名前濾材（イオン交換樹脂）。

化学では、イオン交換樹脂はイオン交換体（官能基を持ち、あらゆる液体のイオンと交換反応を起こすことができる高分子化合物）として分類されます。 イオン交換体の特定のグループは、酸化反応、還元プロセス、および物理的吸着を開始することもできます。

イオン交換樹脂は、その構造により、多孔質、ゲル、または中間体です。

ゲル構造の樹脂には細孔がありません。 このような構造におけるイオンの交換は、樹脂が膨潤してゲルに似た状態になった瞬間にのみ可能になります。

多孔質構造の名前の由来は、 膨大な数樹脂表面に穴が開いています。 これらの細孔によりイオン交換が可能になります。

イオン交換樹脂の中間構造は、多孔質構造とゲル構造の両方の特性を組み合わせています。

これらすべての種類の樹脂には、 根本的な違い。 ゲル樹脂は交換能力が最も高く、多孔質構造の樹脂は化学的および熱的影響に対して非常に耐性があります。 この抵抗により、多孔質構造の樹脂は水温に関係なく、より多くの不純物を吸収することができます。

また、浄水用のイオン交換樹脂はイオンの電荷に応じて分類されます。 カチオン（正電荷イオン）を交換する場合、樹脂はカチオン交換体と呼ばれます。 陰イオン（マイナスに荷電したイオン）の交換の場合 - 陰イオン交換体。 実際には、この点における違いの本質は、イオン交換能力に帰着します。 水環境異なるpHレベルで。 陰イオン交換体の場合、「作業」環境は pH 1 ～ 6 であると考えられますが、陽イオン交換体の場合、プロセスは pH 7 以上の環境で行われます。 もちろん、ユーザーはフィルターの仕組みについてそのような複雑さを理解する必要はありません。 この分野の専門家が、必要なフィルター デバイスのタイプの選択をお手伝いします。

ほとんどの場合、フィルターシステムに含まれるイオン交換樹脂には次の成分が含まれています。 たくさんの塩素またはナトリウム塩のイオン。 場合によっては、そのような樹脂は他の元素（水素ナトリウム、塩化ヒドロキシルなど）との塩の混合物から構成されます。

パラメータに応じて、軟水化用のイオン交換樹脂は互いに異なる場合があります。 これらの指標の 1 つは湿度です。 湿度が最小限に保たれている場合に最適です。 したがって、製造業者はパッケージ化する前に樹脂から水分を抽出しようとします。 この目的のために、特別な遠心分離機が使用されます。

イオン交換樹脂は、その容量レベルによっても評価されます。 この特性は、ソース媒体中の単位質量 (樹脂の体積) あたりのイオンの数を示します。 これに基づいて樹脂を比較すると、使用量、容積、重量の 3 つのタイプの容量があります。 体積と重量は標準値です。つまり、それらのパラメータは実験室で決定され、得られたデータは最終製品の特性に記録されます。

作業能力は前 2 つとは異なり、多くの規定（水の純度、樹脂層の厚さ、水流の強さなど）があるため、測定の対象にはなりません。 時間の経過とともに、作動媒体のイオンは水に含まれる不純物のイオンに完全に置き換えられます。 この場合、作業能力を回復する必要があります。

イオン交換樹脂は何に使われますか?

水にイオン交換樹脂を使用する主な目的については、多くの誤解があります。 同意します。これらの樹脂を組成物に使用します 家庭用フィルター液体の味を改善するためだけに、かなり高価な解決策です。 水のイオン組成を変える必要性にも疑問が生じます。 有害な不純物彼らはまだその中に残っています。

ただし、水にイオン交換樹脂を使用することで達成できる目標は数多くあります。 そしておそらく、主なものは水の軟化です。 イオン交換樹脂のこの能力により、デバイスへの使用を推奨できます。 家庭用器具水と直接接触するその他の家庭用機器。

直接的な健康上の利点（飲料や料理に水を使用する）に加えて、軟化した液体により、水と直接接触する家庭用電化製品の寿命を延ばすことができます。 これらは洗濯中ですし、 食器洗い機、給湯器、アイロン、 暖房ボイラー、浄水フィルター、加湿器、空気清浄機など。 液体自体を加熱する装置で軟水を使用することが特に重要です。 硬水– 最も 主な理由スケールの出現とその後の装置の故障。

イオン交換樹脂の施術後は水を飲んでも大丈夫ですか？

イオン交換樹脂の主な目的は水を軟化させることであることを理解することが重要です。 濾過プロセス中に、不溶性化合物を生成する可能性があるカルシウムおよびマグネシウムイオンが、容易に溶解する化合物を生成する塩素、ナトリウムおよびその他の元素に置き換えられます。

その歴史を通じて、人類は新しい天然の水源に適応することを非常にうまく学習してきました。 違い 化学組成液体とこれらの発生源の多くは、すべての外部要因に対する人体の優れた適応によってカバーされていました。

ボディ自体が「余分なもの」をすべて排除しました。 私たちの体内における不溶性のマグネシウム塩とカリウム塩の蓄積とそれらが引き起こす害については大量の情報があるにもかかわらず、これらのデータの実際の証拠はありません。 これは、体内の代謝プロセスが損なわれている人にとって、完全に精製された水は非常に危険であるという事実によっても確認されています。 必要な要素はすべて相対的に 健康な体私たちが消費する水や食べ物から抽出することができました。

しかし、このルールは、社会が一般的に工業化する前、いわゆる技術環境が到来する前に関連していました。 ほとんどの天然の水源には、重金属イオン、さまざまな望ましくない有機不純物、さらには放射性元素の同位体が多く含まれています。 このような不純物を自然由来のイオンに置き換えることができるフィルターがあれば素晴らしいでしょう。 しかし、残念ながら、イオン交換フィルターにはこれができません。

ほとんどの場合、イオン交換フィルターのメーカーは、宣伝文句を通じて、不要な微量元素を他の微量元素に置き換えることを提案します。

イオン交換フィルターを使用して水のイオン組成を変化させることがどれほど重要であるかを判断するのは、それほど簡単ではありません。 食洗機の状況を見て、 洗濯機。 これらの装置を長期間使用するには、水の硬度が非常に重要です。 小さいほど、発熱体にスケールが発生する可能性が低くなり、したがってデバイスが故障する可能性が低くなります。 しかし、これらのメーカーは、 家庭用器具簡単な解決策は長い間見つかっていました - アプリケーション 化学的方法洗剤に柔軟剤を加えて水を軟化させます。

私たちが安全に摂取する水を沸騰させるティーポットやポットを思い出すことができます。 しかし、「硬水」が私たちの体に及ぼす影響の程度は、イオン交換樹脂を使用したフィルターを使用する利点について十分に研究されていません。

しかし、イオン交換樹脂を含むフィルターが水の浄化にどのような効果をもたらすかについて説明しましょう。 このようなフィルターを通過した後にこの液体で起こる化学プロセスについてはここでは触れません。 消費者が本当に心配しているのは、水中の重金属イオンの存在です。 現在、ほとんどのパイプラインは次のもので構成されていません。 プラスチックパイプ（約30〜40年前に聞いた人はほとんどいませんでした）、しかし金属のものからのものでした。 以前は、そのようなパイプのセクションの 1 つが破損したり、 セクション全体パイプは亜鉛メッキ鋼板に取り替えられました。

これらのパイプは今でも亜鉛と鉛イオンを私たちの家に供給する主な「供給者」です。 家庭別の水の浄化度を分析してみると イオン交換フィルターこれらの金属のイオンから、この度はゼロに近いことがわかります。 これらの有害なイオンを捕捉する真に効果的な元素は存在しますが、それらは大規模な環境に設置されています。 産業企業、その目標は高価なものを捕まえることです 化学物質。 このような装置は高価であるため、家庭用フィルターに使用される可能性は非常に低いです。

軟水器のイオン交換樹脂の交換

いかなる浄水システムも、時間の経過とともに問題のない動作を保証するために積極的な人間の介入が必要になることを忘れないでください。 私たちは、効果のないカートリッジを体系的に交換したり、再生塩を継続的に追加したりすることについて話しているのではありません。 このような対策は手間がかかるとは言えませんが、その効果はそれほど高くありません。 それは除鉄剤や軟水器のフィルター質量を完全に交換する手順について。 このプロセスには多大な労力が必要となる場合があります。

いろいろ使って フィルターの読み込みあなた自身のコテージの場合、フィルターエレメントを定期的に補充し、数年間使用した後に完全に交換するという手順が必要になります。 入ってくる水の感覚特性の劣化によって、そのような交換の必要性について学びます。

これは、埋め戻しの再生能力が使い果たされたとき（望ましい効果がなくなったとき）、第一鉄の量が増加することで表されます。 同様の状況が軟水器でも発生します。 一定期間が経過すると、浄化システムが機能不全に陥り始め、水は再び硬くなり、その後のあらゆる影響が生じます。

この場合、ユーザーは選択を迫られます。すべてを自分で行うか、これを専門とする会社に電話するかです。

もちろん、砂利床とろ材を追加するだけならそれほど難しくありませんが、使用済みのろ材を降ろすのは簡単な作業ではありません。

オーナーが使用する人気のベッドフィルターの数々 カントリーコテージ、グラスファイバー容器の使用に基づいています。 そして、この材料は腐らず、錆びず、軽くて耐久性があるため、これは驚くべきことではありません。 しかし同時に、そのようなコンテナには排水システムやそれを運ぶための輸送穴がありません。 このコンテナをパイプラインから外し、制御バルブを取り外した後、重いフィルターを家から庭に移すには信じられないほどの努力が必要です。

このタスクが成功すると、ダウンロードを開始できます。

取り外したフィルターは、平らな高い面に横向きに置きます。

揚水管の首には強力なホースがクランプで取り付けられており、そこから一定の圧力で水が供給されます。

緩んだ埋め戻しとともに、フィルター容器から水が流出します。

容器が空になったら、揚水チューブを柔軟剤またはフィルターから取り外します。

その後、容器を再度洗浄し、家に持ち帰ります。

しかし、時間と労力を無駄にしたくないのであれば、 ロシア市場水処理システムを開発および保守する企業は数多くあります。 専門家の助けを借りずに、自分で浄水フィルターを選択するのは非常に困難です。 そしてさらに、インターネット上のいくつかの記事を読んでそれを理解したように見えても、自分で水処理システムを設置しようとすべきではありません。

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水軟化樹脂。 一般的な概念

水処理の主な仕事の 1 つは、家屋や産業における水を軟化させることです。 水を軟化させることができる さまざまな方法、しかし、工業用水処理およびコテージの水処理で最も広く使用されている方法は、合成イオン交換の使用に基づいています。 水軟化樹脂生産現場でもコテージでも。 イオン交換法による硬度の低減には、次の 3 つのタイプがあります。

• Na - カチオン化、
• H-Na - カチオン化、
• H - カチオン化。

H-Na - カチオン化および H-カチオン化法は、硬度に加えて、水のアルカリ度を低下または除去し、総塩分を減らす必要がある場合に使用されます。 このプロセスの複雑さは、再生に酸を使用することと、結果として生じる二酸化炭素を除去するための設備を使用することにあります。 実用業界は、H-Na - カチオン化の組み合わせを発見しました。 この場合、多くの生産サイクルで必要となる、必要な水のアルカリ度および酸度を調整することが可能です。 硬度を下げることのみが必要な場合は、合成イオン交換樹脂上で Na - カチオン化する方法が使用されます。 合成されたイオン交換体のイオン交換特性は、分子化合物の骨格に結合した活性基の存在によって説明されます。 フレームワークには、交換に関与する逆に荷電した可動イオン (この場合は Na) も含まれています。 活性基はイオン化の強さにより強酸性、中酸性、弱酸性に分類されます。 合成 軟水用イオン交換樹脂強酸性陽イオン交換体です。 上記を要約すると、陽イオン交換軟化樹脂は次のように特徴づけられます。骨格内に永久に固定されたカルボキシル、ホスフィン、スルホキシルのイオン基と、同数の逆に荷電したイオンを含むポリマーです。

飲料水を軟水化するためや、井戸水から鉄分を除去するなど、その他の水処理用にイオン交換樹脂を製造するには 2 つの方法があります。 1つ目の方法は、フレームの作成プロセス（重合または縮合のプロセス）中に活性物質をフレームの構造に導入することです。 2 つ目の方法: まずポリマーを合成し、その後活性基をポリマーに導入します。 最初の方法には多くの利点があります。イオン交換化合物は耐久性が高く、単分散です。 高分子ポリマーの生成自体は、重合と縮合というよく知られた化学プロセスに従って行われます。 縮合反応は、ポリマーの合成中に水が生成する反応、たとえばホルムアルデヒドとフェノールの反応です。 で 化学反応重合では副生成物が生成されません。たとえば、スチレンは重合してポリスチレンになります。 不溶性コポリマーは、ポリスチレン分子をジビニルベンゼンと結合させることによって合成されます。

水軟化用樹脂の供給リクエストを送信します。

イオン交換樹脂 (イオン交換体) は固体粒状物質で、水や通常の溶媒には実質的に不溶で、可動イオンを伴う酸性または塩基性の活性 (イオノゲン) 基を含んでいます。

イオン交換樹脂は主に次のように使用されます。

火力発電工学およびその他の産業における水の軟化および脱塩用。

湿式冶金における非鉄金属およびレアメタルの分離および単離用。

戻り水と廃水を処理する場合。

電気メッキおよび金属加工廃棄物の再生用。

分離・精製用 さまざまな物質化学産業において。

有機合成の触媒として。

イオン交換樹脂はボイラーハウス、火力発電所、原子力発電所、 食品業界(砂糖、アルコール、低アルコール、その他の飲料、ビール、ボトル入り飲料水の製造)、製薬産業およびその他の産業、ならびに家庭用および飲料水の供給 (水処理システム) カントリーハウス、コテージ、硬度塩を除去するためのダーチャ、または水を軟化させるため）。

フィルター樹脂はさまざまな不純物 (金属から硬質塩まで) のイオンを保持し、それらを他の物質の安全で無害なイオンに置き換えます。

イオン交換を使用すると、交換プロセス前にこの液体に含まれていた電荷の総数を変更せずに、処理中の液体のイオン組成を変更できます。

イオン交換樹脂 (IER) を区別するためのパラメーターは数多くあります。

1. イオンチャージによる

I. カチオン交換体 - 正に荷電したイオン (Na+、H+ など) を含むイオン交換体。

陽イオン交換体は、イオン化度（イオン交換能力）に基づいて強酸と弱酸に分類されます。

強酸性陽イオン交換体には官能基 (イオノゲン性) 基として SO3H スルホ基またはリン酸 PO(OH) 2 基が含まれ、弱酸性陽イオン交換体にはカルボキシル COOH 基とフェノール性 C6H5OH 基が含まれます。

強酸性陽イオン交換体は、任意の pH 値 (0 ～ 14) でイオンを交換 (解離) できます。 弱酸性陽イオン交換体は、pH > 7 で解離します。

II. 陰イオン交換体 - マイナスに荷電したイオン (OH-、Cl- など) を持つイオン交換体。

陰イオン交換体は強塩基性と弱塩基性に分けられます。

強塩基性陰イオン交換体には官能基として第四級アンモニウム塩基 R3NOH が含まれ、弱塩基性陰イオン交換体には第一級 NH2 および第二級 NH アミノ基が含まれます。

強塩基性陰イオン交換体は任意の pH 値 (0 ～ 14) で解離し、弱塩基性陰イオン交換体は - pH で解離します。<7.

2. マトリックスの構造によると

I. ジェル 構造

ゲル構造を有する IOS には真の細孔がなく、膨潤した (ゲル状の) 状態でのみイオン交換が可能です。 この状態を達成するには、樹脂をしばらく水の中に置きます。 このタイプの樹脂の細孔サイズは 1 nm です。

II. 多孔質（マクロ多孔質） 構造

イオン交換体（イオン交換樹脂）の表面には、イオン交換を促進する細孔が多数あるため、この構造と呼ばれています。 マクロポーラス構造の樹脂の細孔径は100nmです。

Ⅲ． 中級 構造

特性はゲル構造と多孔質構造の間の平均値です。

異なる構造のイオン交換樹脂の特徴は、ゲル構造のイオン交換体の方がマクロ多孔質構造の樹脂よりも交換容量が大きいことです。 また、多孔質構造を有するイオン交換樹脂は、浸透圧安定性、耐薬品性、耐熱性の点でゲル樹脂よりも優れています。 ほぼすべての水温でより多くの不純物を保持できます。

3. マトリックスの種類別

水の浄化に使用される工業用イオン交換材料（イオン交換樹脂）は、分子の大きさや構造が異なる高分子合成樹脂の一種です。

市販の合成イオン交換樹脂の約 90% は、ポリスチレンまたはポリアクリレートとジビニルベンゼンの共重合から得られます。

したがって、イオン交換樹脂は次のように区別されます。 ポリスチレン または一緒に ポリアクリル マトリックス。

イオン交換体のポリスチレンマトリックスの調製。 モノマーのスチレンは加熱すると重合して固体のポリスチレンになります。 本品は有機溶剤に可溶であり、親水性官能基を導入することで水に可溶となります。 この種の溶解を防止し、分子間結合を強化するために、2 番目のモノマーをスチレンに導入して架橋 (構造化) します。 最も一般的に使用されるモノマーはジビニルベンゼン (DVB) です。 モノマー混合物中のジビニルベンゼンの割合が増加すると、それに比例して架橋数が増加し、分子間結合の強化によりポリマー鎖の移動性が低下します。 その結果、ポリマーは酸化剤に対してより耐性になります。 破壊すると同時に、その活性化能力が低下します。 官能基のグラフト化プロセスに影響を与え、動作中にイオンの吸着・脱着能力が低下します。 したがって、イオン交換樹脂の製造では、7 ～ 12 重量％の最適量のジビニルベンゼンが使用されます。 ほとんどのイオン交換樹脂の特徴である粒子の球形は、懸濁重合条件下で実行されるプロセスの結果です。 この方法は、スチレンは水に実質的に不溶であり、モノマーの混合物（スチレン、ジビニルベンゼン、および開始剤）は、撹拌すると小さなモノマー液滴に崩壊し、水中に懸濁液、いわゆる懸濁液を形成するという事実に基づいています。 懸濁剤が水に添加され、モノマー相の液滴の形成を促進すると同時に、重合プロセス中にこれらの液滴を安定化します。 その結果、重合反応終了後はポリマー全体が固体の球状粒子となる。 これらの粒子のサイズは、反応器の形状、安定剤の性質、および撹拌速度によって異なります。 反応後、固体ポリマービーズを懸濁剤から洗浄し、乾燥させます。 重合器からの未処理の生成物には、望ましくない粗い粒子や非常に細かい粒子が含まれています。 したがって、乾燥後、原料ポリマー粒子は必要なサイズの画分に分離する段階を経て、活性化後に必要なサイズのイオン交換樹脂の粒子が得られます。

アクリルイオン交換体マトリックスの調製。 プロセスの化学的な違いにもかかわらず、アクリルマトリックス樹脂の製造の基本原理はポリスチレン樹脂の製造と同じです。 イオン交換樹脂のポリアクリルマトリックスは、アクリレート、メタクリレート、またはアクリロニトリルの重合によって得られます。 分子間結合の形成（構造化）もジビニルベンゼンを用いて行われます。

4. 粒径別

イオン交換体粒子の形状とサイズは、過度の圧力降下がない状態で処理水と効果的に接触できるようにする必要があります。

区別する 多分散 (図 1) 顆粒 (粒径範囲 0.3 ～ 1.2 mm) および メートル オノディスパース (図 2) 顆粒 (粒子サイズは通常 0.5 ～ 0.6 mm ± 0.05 mm)。

IOS のさまざまな形態を示すパラメータに加えて、イオン交換樹脂の特性において同様に重要な役割を果たす次のような数値指標があります。

水分含量。 樹脂の固相中の可動イオンと固定イオンは常に水分子に囲まれています。 水は樹脂内でのイオンの移動を確実にします。ポリマー鎖間に水が多くなると、イオンの移動度が大きくなり、したがってイオン交換反応の速度が速くなります。 一方、水が占める体積は、ポリマーマトリックス中の活性部位とイオン交換基が占める体積を減少させます。 したがって、最適な水分含有量は、これらの相互に排他的な要因間の妥協点であり、樹脂の製造中に考慮され、一定の制限内で変化します。 水処理プロセスで使用されるほとんどの樹脂の水分の質量分率の値は 40 ～ 60% です。

イオン交換能力。 一般的に、イオン交換樹脂の容量とは、所定の体積の樹脂に吸収できるイオンの数を指します。 いっぱいで働いています容器を交換します。 完全なイオン交換容量- これは、ろ液の硬度（軟化の場合）が原水の硬度と比較される瞬間まで、イオン交換体（樹脂）を作動状態に維持できるイオン（カチオン、アニオン）の量です。 総静的交換容量は、乾燥イオン交換体の質量（g-eq/kg）または湿式圧縮イオン交換体の体積（g-eq/m3）として定義できます。 この値は標準であり、実験室で決定され、最終製品の特性に示されます。

実用イオン交換容量- これは、硬度塩イオンが濾液に「突破」される瞬間までイオン交換体に保持されるイオンの数です。 この値は標準ではないため、特定の方法で決定することはできません。 実験室の条件、 なぜなら 作動イオン交換容量は、樹脂層のサイズ、精製水の汚染レベル、流量、濾過温度などの多くの「作動」要因によって決まります。 これらの係数の値は、イオン交換樹脂メーカーの技術資料や設計図書に記載されています。 イオン交換体の有効交換容量がなくなると、陽イオン交換体の場合は塩化ナトリウムNaCl、陰イオン交換体の場合は苛性ソーダNaOHを流すことで再生（回収）が行われます。

イオン交換樹脂の作動交換容量の最大値を確保する最適な条件は、試運転作業中に特定のケースごとに決定されます。

機械的強度（摩耗）と浸透圧の安定性。

イオン交換のプロセスにおいて、イオン交換体粒子はさまざまな物理的および機械的影響にさらされます。ろ過、ほぐし洗浄、水力および空気圧による荷降ろし中の物理的圧力と摩擦、さらにはイオン交換、再生および洗浄中の浸透圧などです。 機械的強度は、これらの機械的影響に耐えるイオン交換体の能力を示しています。

浸透圧の安定性。イオン交換体粒子の最大の破壊は、イオン交換体粒子が存在する環境の特性が変化したときに発生します。 すべてのイオン交換体は構造化されたゲルであるため、その体積は塩分、媒体の pH、およびイオン交換体のイオン形態によって異なります。 これらの特性が変化すると、粒子の体積が変化します。 により 浸透圧効果濃縮溶液中の穀物の体積は、希釈溶液中の穀物よりも少なくなります。 ただし、この変化は同時に発生するのではなく、「新しい」溶液の濃度が粒子の体積全体で横ばいになるときに発生します。 したがって、外層は粒子のコアよりも速く収縮または膨張します。 大きな内部応力が発生し、最上層が剥がれたり、粒子全体が割れたりします。 この現象はと呼ばれます 「浸透圧ショック」。 各イオン交換体は、このような環境特性の変化の一定回数のサイクルに耐えることができます。 それはそれと呼ばれます 浸透力または安定性。 体積変化が最も大きくなるのは、弱酸性の陽イオン交換体です。 イオン交換体粒子の構造にマクロ細孔が存在すると、その作用面が増加し、過膨張が促進され、個々の層が「呼吸」できるようになります。

したがって、マクロ多孔質構造を有する強酸性陽イオン交換体は浸透圧的に最も安定しており、弱酸性陽イオン交換体は浸透圧的に最も不安定です。

耐薬品性。 イオン交換樹脂の化学的安定性は、不溶性を確保するのに十分なマトリックスの分子間結合の程度によって決まります。 処理水中の酸化剤（塩素、硝酸など）や鉄、アルミニウムなどの金属イオンの存在、および水のpHは、イオン交換体の分子間結合の破壊を引き起こす可能性があります。その結果、可溶相が出現し、イオン交換体の分解生成物による濾液（水）の汚染、およびイオン交換体のイオン交換能力の低下につながります。 上記の要素が水中に常に存在すると、イオン交換樹脂の耐用年数が制限されます。通常の条件下では、化学的特性が劣化することなく 10 年以上耐用年数に達することがあります。

熱安定性 イオン交換体は、破壊 (イオン交換体マトリックスの破壊) および劣化 (イオン交換体フレームからの官能基の分離) のプロセスに対する耐性を決定します。

イオン交換樹脂の種類ごとに、長期間使用するための温度制限があります。 カチオン交換体はアニオン交換体よりも熱的に安定です。 したがって、陽イオン交換体の動作温度は 150 ℃に達しますが、陰イオン交換体の動作温度は 60 ℃以下、最大 80 ℃、アクリル系陰イオン交換樹脂の熱抵抗は特に低く、35 ℃以下です。

樹脂の熱劣化の最初の兆候は洗浄時間の増加であり、その後、官能基の損失に伴う作用交換容量の減少が見られます。

したがって、特定のイオン交換樹脂を選択する際に考慮する必要がある主な特性を強調することができます。

イオン納品フォーム

官能基

マトリックスタイプ

構造タイプ

イオン交換容量

粒子サイズ

使用するイオン交換樹脂の特性に関する理論的知識は、その操作中に非常に重要です。

現在、多数のイオン交換樹脂メーカーが IOS 市場に参加しています。 主なブランドは、次のような樹脂です。 レワティット（ドイツ）、プロライト（イングランド）、ダウェックス（アメリカ合衆国）、トゥルシオン（インド）、グラニオン（中国）、一部の樹脂と同様に ロシアそしてウクライナ人 生産。

スペシャリスト 合同会社「GKケミカルシステムズ」彼らは専門的なアドバイスを提供し、正しい選択をするお手伝いをします。

イオン交換樹脂は 20 世紀の 60 年代から水処理に使用されてきましたが、特に普及したのは 80 年代後半から 90 年代にかけてです。 イオン交換樹脂は、特殊なポリマー材料で作られたかなり小さい (直径 1 ミリメートル未満) ボールの集合体であり、簡単のために「樹脂」と呼ばれます。 経験の浅い人にとって、そのような樹脂は外観がパイクまたはスケトウダラのキャビアに似ているかもしれません。 しかし、この「キャビア」には独特の特性があります。 「卵」、つまり 樹脂ボールは、水からさまざまな物質のイオンを捕らえ、それらを自身の中に「吸収」し、代わりに以前に「蓄えられた」イオンを放出することができます。 このようにしてイオン交換が行われるため、これらの樹脂の一般名は「イオン交換」、またはより科学的には「イオン交換体」と呼ばれます。

イオン交換樹脂は、溶液イオンと交換反応を起こすことができる官能性イオノゲン基を備えた不溶性の高分子化合物です。 一部の種類のイオン交換体は、錯体形成反応、酸化還元反応を開始する能力に加え、多くの化合物を物理的に収着する能力を持っています。

イオン交換体は、ゲル、マクロ多孔質、および中間構造を持っています。

ゲルイオン交換体には真の多孔性がなく、膨潤した状態でのみイオン交換が可能です。

マクロ多孔質イオン交換体は細孔の存在により発達した表面を有しており、したがって膨潤状態と非膨潤状態の両方でイオン交換が可能です。

ゲルイオン交換体はマクロ多孔質イオン交換体よりも交換容量が高いという特徴がありますが、浸透圧安定性、耐薬品性、耐熱性の点で劣ります。

イオン交換体は、陰イオンを交換できる物質である陰イオン交換体と、陽イオンを交換する物質である陽イオン交換体に代表されます。

陰イオン交換体は次のように分類されます。

• 強塩基性であり、あらゆる pH 値の溶液中であらゆる程度の解離の陰イオンを交換することができます。
• 弱塩基性で、pH 1 ～ 6 の酸性溶液から陰イオンを交換できます。
• 中間および混合アクティビティ。

CATION 交換体は次のように分類されます。

• 強酸性で、あらゆる pH 値の溶液中でカチオンを交換します。
• 弱酸性で、pH > 7 のアルカリ性媒体中でカチオンを交換できます。

一般に、イオン交換体は塩 (ナトリウム、塩化物) または混合塩 (ナトリウム - 水素、ヒドロキシル - 塩化物) の形で製造されます。 さらに、ほぼ完全に作動形態 (水素、ヒドロキシルなど) に変換されるイオン交換体が生成されます。 これらの材料は食品、医薬品、医療などの分野で使用されています。 大掃除凝縮する 原子力発電所。 こちらも利用可能 既製の混合物混合作用フィルターで使用するイオン交換体。

イオン交換樹脂の最も重要な指標は水分です。これは、イオン交換樹脂の官能基の親水性により、樹脂に含まれる水分が「化学的に結合」しているためです。 さらに、この水分を特別に除去しても、その後の樹脂の使用中に顆粒が物理的に破壊されるだけです。 樹脂の官能基に化学的に結合していない「外部」水分は、通常、包装前に、または遠心分離や濾過によって除去されます。

イオン交換樹脂は輸送を容易にするためにパッケージ化されています。 標準体重、消費者の便宜のために、一定の数量で販売します。 製品ごとに、製品のかさ湿潤重量が測定され、重量対体積比 (kg/m3) に基づいて継続的に調整されます。

次 重要な特性イオン交換樹脂は、重量、体積、作用などのイオン交換容量を表します。

重量と容積は標準的な指標であり、実験室条件で標準的な方法を使用して決定され、完成品のパスポートデータに示されます。

イオン交換樹脂の再生

同時に、作業イオン交換容量は実験室条件では測定できません。 幾何学的寸法樹脂層と処理液の特性（再生レベル、流量、溶解物質の濃度、処理液の要求品質指標、 正確なサイズ粒子）。

イオン交換樹脂のメーカーは、追加の研究を行って、どの最適な吸脱着技術を推奨できるかに基づいたデータを決定します。

テーブル。 さまざまなイオン交換樹脂の類似体の選択。

国内	プロライト	レワティット	アンバーライト	ダウェックス
ク2-8	C-100	S-100	IR-120	HCR-C/マラトンC
KU 2-8 ChS	C-100E	S-1467	SR1L	HCR-S S
AN 18-10P	A-100	MP-68 (MP-64)	IRA-96	MWA-1
AB 17-8	A-400	M-500	IRA 402 / 420	SBR-P / マラトンA
AB 17-8 緊急事態	A-400（オハイオ州）	M-500 KR/OH	IRA-400/OH	-
KU 2-8 FSD	C 100*10	S-200	アンバージェット 1500	HGR
AB 17-10P/0.8	A-500	MP-500	IRA-900	WSA-1
AB 17-10P/0.8	A-510	MP-510	IRA-910	WSA-1
KB-4	C-104	CNP-80	IRC-86	MWC-1/CCR
KU-23 10/60	S-145	SP-112	IRC252	MSC-1
	C-105E	CNP-LF	HP 333	CCR2F
	A-200	M-600	IRA-410	SAR
	A-845	VPOC 1072 / AP 49	IRA-67	-
	A520E	SR-7	HP 555 / IRA-996	-
	S-108	MK-51	IRA-743	-
	IP4	IN-42	RF-14	IF56