आयन एक्सचेंज रेजिन के भौतिक गुण

सहकेवल प्रयुक्त जेल-प्रकारमैंएक्सचेंज रेजिन परपारदर्शी या पारभासी गोले के रूप में दिखाई देते हैं, जबकि मैक्रोपोरस रेजिन दूधिया सफेद या अपारदर्शी गोले के रूप में दिखाई देते हैं। इनके रंग पीले, सफेद और लाल-भूरे रंग के होते हैं। उच्च गुणवत्ता वाले रेजिन में उच्च गोलाकारता होती है, ये दरार-रहित होते हैं, इनका रंग एक समान होता है और ये अशुद्धियों से मुक्त होते हैं।

जेल-प्रकार आयन एक्सचेंज रेजिन कण आकार (मिमी में) आम तौर पर 0.3-1.2 मिमी (50-16 जाल के बराबर) होता है, जिसमें प्रभावी कण आकार (डी10) 0.36-0.61 मिमी और एकरूपता गुणांक (के) 1.22-1.66 होता है। प्रभावी कण आकार छलनी एपर्चर व्यास है जिसके माध्यम से 10% राल कण गुजरते हैं और 90% बनाए रखे जाते हैं। एकरूपता गुणांक छलनी एपर्चर व्यास (डी60) से (डी90) का अनुपात है जिसके माध्यम से 60% कण गुजरते हैं, यानी, K = d60/d90। एकरूपता गुणांक आम तौर पर 1 से अधिक होता है; यह 1 के जितना करीब होता है, कण आकार संरचना उतनी ही समान होती है। राल कण आकार विनिमय दर, जल प्रवाह प्रतिरोध और बैकवाशिंग को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है असमान कण आकार, जिसमें छोटे कण बड़े कणों के छिद्रों में फँस जाते हैं, जल प्रवाह प्रतिरोध को बढ़ाता है और बैकवाशिंग में बाधा डालता है। इसलिए, कणों का आकार उचित और समान रूप से वितरित होना चाहिए।

घनत्व, इकाई: g/सेमी³. रेज़िन घनत्व को आम तौर पर हाइड्रेटेड अवस्था में गीले स्पष्ट घनत्व (थोक घनत्व) और गीले वास्तविक घनत्व के रूप में व्यक्त किया जाता है।

1 आर्द्र आभासी घनत्व, इकाई: ग्राम/सेमी³। आर्द्र आभासी घनत्व प्रति इकाई आयतन में पैक किए गए गीले रेज़िन का द्रव्यमान है और इसका उपयोग विनिमय कंटेनर में आवश्यक रेज़िन की मात्रा की गणना करने के लिए किया जाता है। आर्द्र आभासी घनत्व = गीले रेज़िन का द्रव्यमान / गीले रेज़िन का थोक आयतन। विभिन्न वाणिज्यिक रेज़िन का आर्द्र आभासी घनत्व लगभग 0.6-0.86 ग्राम/सेमी³ होता है। |

2 आर्द्र वास्तविक घनत्व, इकाई: ग्राम/सेमी³। आर्द्र वास्तविक घनत्व, जल अवशोषण के बाद रेज़िन कणों का घनत्व है। आर्द्र वास्तविक घनत्व = आर्द्र रेज़िन द्रव्यमान / आर्द्र रेज़िन कण आयतन। ध्यान दें कि उपरोक्त सूत्र में रेज़िन कणों के आयतन में कणों के बीच के छिद्रों का आयतन शामिल नहीं है। आर्द्र वास्तविक घनत्व सामान्यतः 1.04-1.3 ग्राम/सेमी³ होता है। आमतौर पर, धनायन विनिमय रेज़िन के लिए यह 1.3 ग्राम/सेमी³ और ऋणायन रेज़िन के लिए 1.10 ग्राम/सेमी³ होता है। रेज़िन बेड की बैकवाश तीव्रता निर्धारित करने के लिए आर्द्र वास्तविक घनत्व का उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, मिश्रित रेज़िन बेड में, आर्द्र वास्तविक घनत्व बैकवाशिंग के बाद रेज़िन के स्तरीकरण से भी संबंधित होता है। ऋणायन विनिमय रेज़िन हल्के होते हैं और बैकवाशिंग के बाद ऊपरी परत में होंगे, जबकि धनायन विनिमय रेज़िन भारी होते हैं और बैकवाशिंग के बाद निचली परत में होंगे। उपयोग के दौरान, रेज़िन समूहों के अलग होने और रेज़िन आधार के भीतर जंजीरों के टूटने के कारण रेज़िन का घनत्व थोड़ा कम हो जाता है।

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जेल-प्रकार आयन विनिमय रेजिन में नमी की मात्रा (इकाई: %)। नमी की मात्रा गीले रेजिन में मौजूद पानी के द्रव्यमान अंश को दर्शाती है (पानी में पूरी तरह अवशोषित और फैलने के बाद) और आमतौर पर लगभग 50% होती है। नमी की मात्रा मुख्य रूप से रेजिन के क्रॉसलिंकिंग की मात्रा, सक्रिय समूहों के प्रकार और संख्या, और अन्य कारकों द्वारा निर्धारित होती है। क्रॉसलिंकिंग की मात्रा जितनी कम होगी, रेजिन में छिद्र उतने ही बड़े होंगे और नमी की मात्रा उतनी ही अधिक होगी।

सूजन (इकाई: %)। जल अवशोषण या रूपांतरण जैसी स्थितियों में परिवर्तन के कारण रेज़िन के आयतन में होने वाले परिवर्तन को सूजन कहते हैं। सूजन तब होती है जब सक्रिय समूहों द्वारा जल के संपर्क में आने पर उत्सर्जित आयन हाइड्रेटेड आयन बनाते हैं, जिससे क्रॉस-लिंक्ड जाल का विस्तार होता है। विलायक के संपर्क में आने के बाद शुष्क रेज़िन के आयतन में वृद्धि को निरपेक्ष सूजन की मात्रा कहते हैं, जबकि गीले रेज़िन के एक आयनिक रूप से दूसरे आयनिक रूप में परिवर्तित होने पर आयतन में होने वाले परिवर्तन को सापेक्ष सूजन की मात्रा कहते हैं, जिसे संक्रमण सूजन दर भी कहते हैं। निरपेक्ष सूजन की मात्रा = (सूजन से पहले का आयतन - सूजन के बाद का आयतन) / सूजन से पहले का आयतन। सापेक्ष सूजन की मात्रा (या संक्रमण सूजन दर) = (संक्रमण से पहले का आयतन - संक्रमण के बाद का आयतन) / संक्रमण से पहले का आयतन। रेज़िन की क्रॉस-लिंकिंग की मात्रा जितनी कम होगी, सक्रिय समूह उतनी ही आसानी से आयनित होंगे, विनिमय क्षमता उतनी ही अधिक होगी, और सूजन की मात्रा भी उतनी ही अधिक होगी। रेज़िन पर विनिमय योग्य आयनों की जलयोजन त्रिज्या जितनी अधिक होगी और जल में इलेक्ट्रोलाइट की सांद्रता जितनी कम होगी,जेल-प्रकार आयन एक्सचेंज रेजिनs सूजन की डिग्री। विभिन्न आयनिक रूपों में प्रबल अम्लीय धनायन रेजिन और प्रबल क्षारीय ऋणायन रेजिन के लिए सूजन का क्रम इस प्रकार है: धनायन: H+ शशशश ना+ शशशश एनएच4+ शशशश K+ शशशश एजी+; ऋणायन: ओह-शशशश एचसीओ3- ≈ सीओ32-शशशश एसओ42-शशशश क्लोरीन-। स्टाइरीन-आधारित धनायन विनिमय रेजिन के लिए शाही सेना से आरएच (शाही सेना→आरएच के रूप में अभिव्यक्त) तक सूजन की दर लगभग 5%-10% है, जबकि स्टाइरीन-आधारित ऋणायन विनिमय रेजिन के लिए आरसीआई से आरओएच तक सूजन की दर लगभग 10%-20% है। ऐक्रेलिक-आधारित दुर्बल अम्लीय धनायन विनिमय रेजिन की सूजन दर बहुत अधिक होती है, आरवीकएच→आरवीकना के लिए लगभग 60%-70%। चूँकि सभी रेजिन एक निश्चित सीमा तक फूलते हैं, इसलिए एक्सचेंज कंटेनर को डिज़ाइन करते समय जगह आरक्षित रखना आवश्यक है। उच्च रूपांतरण विस्तार दर वाले रेजिन उपयोग के दौरान बार-बार फैलने और सिकुड़ने के कारण उम्र बढ़ने के प्रति संवेदनशील होते हैं।

सरंध्रता और विशिष्ट सतह क्षेत्र: वर्तमान में प्रयुक्त D001x14-20 श्रृंखला जेल-प्रकार आयन एक्सचेंज रेजिनइनका औसत छिद्र व्यास 10-15.4 नैनोमीटर, सरंध्रता (प्रति इकाई रेज़िन कण का छिद्र आयतन) 0.09-0.21 मिलीलीटर/ग्राम, और विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल 16-36.4 वर्ग मीटर/ग्राम (शुष्क) होता है। जेल-प्रकार के रेज़िन का विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल 1 वर्ग मीटर/ग्राम से कम होता है।

क्रॉसलिंकिंग की डिग्री, जिसे % में मापा जाता है, रेज़िन के निर्माण में प्रयुक्त क्रॉसलिंकर के अनुपात को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, स्टाइरीन-आधारित रेज़िन को स्टाइरीन को एक मोनोमर और डाइविनाइलबेंजीन को क्रॉसलिंकर के रूप में उपयोग करके बहुलकित किया जाता है। क्रॉसलिंकिंग की डिग्री रेज़िन में डाइविनाइलबेंजीन के द्रव्यमान अंश को दर्शाती है। क्रॉसलिंकिंग की डिग्री रेज़िन के कई गुणों को प्रभावित करती है। क्रॉसलिंकिंग की उच्च डिग्री रेज़िन की यांत्रिक शक्ति को बढ़ाती है और पानी में फूलने के प्रति इसके प्रतिरोध को कम करती है। क्रॉसलिंकिंग की डिग्री में परिवर्तन रेज़िन की विनिमय क्षमता, जल सामग्री, फूलने की क्षमता और यांत्रिक शक्ति जैसे गुणों को बदल सकता है। जल उपचार के लिए उपयोग किए जाने वाले आयन विनिमय रेज़िन की क्रॉस-लिंकिंग डिग्री 7% से 10% होनी चाहिए। इस समय, रेज़िन ग्रिड में औसत छिद्र का आकार 2 से 4 मिमी होता है। यांत्रिक शक्ति रेज़िन की कणों की अखंडता बनाए रखने की क्षमता को दर्शाती है। उपयोग के दौरान प्रभाव, टक्कर, घर्षण और सूजन के अधीन होने पर रेज़िन टूट जाएगा। इसलिए, रेज़िन में पर्याप्त शक्ति होनी चाहिए और रेज़िन की वार्षिक हानि 3% से 7% से कम होनी चाहिए। ऊष्मा प्रतिरोध: विभिन्न रेज़िन की एक निश्चित परिचालन तापमान सीमा होती है। यदि ऊपरी सीमा पार हो जाती है, तो रेज़िन ऊष्मीय अपघटन से गुज़रेगा। 0°C से कम तापमान पर, रेज़िन में पानी जम जाएगा, जिससे कण टूट जाएँगे। रेज़िन का भंडारण और उपयोग तापमान आमतौर पर 5 से 40°C तक नियंत्रित किया जाता है। (10) चालकता: सूखा रेज़िन विद्युत चालक नहीं होता, जबकि गीला रेज़िन विघटित आयनों के कारण विद्युत का संचालन कर सकता है।