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  • 這裡所列舉的用語是處理離子交換上普遍使用的慣用語,其定義與語言學上或學術上的用語有些許不同。
壓力損失Pressure Drop

溶液通過裝填於管柱中的離子交換樹脂床所產生的壓力,代表通過樹脂床之液體的電阻大小。

鹼度Alkalinity

中和溶於水中之碳酸氫鹽、碳酸鹽、氫氧化物等鹼性所必要的酸耗量。

Amine

以Hydrocarbon radical R取代氨(Ammonia)NH3之氫原子的化合物統稱,使用於陰離子交換樹脂的官能基。強鹼性陰離子交換樹脂使用四級銨、弱鹼性陰離子交換樹脂使用三級胺。

離子

帶有正或負電荷的分子。

離子化Ionization

分子解離成帶電的狀態。

離子化常數Ionization constant

以絕對單位表示化學性化合物在溶液中解離成離子之極限的數值。

離子交換Ion exchange

參考「離子交換的基礎知識」。

陰離子Anion

帶負電的離子。

清洗回補Displacement

在管柱操作的再生作業裡,結束注藥時,用水壓出殘留於樹脂床中之再生劑的置換操作。

解離Dissociation

離子化。

下降流Downflow

從管柱的上方供給流體,從底部排出流體。一般的離子交換通常採取下降流方式。

管柱操作Column operation

將離子交換樹脂裝填於筒(管柱)中,以下降流或上升流讓流體通過的操作方法。

羧基Carboxylic group

酸基-COOH的名稱,使用於弱酸性陽離子交換樹脂的官能基。

貫流Breakthrough

通過管柱後,應藉由離子交換去除的離子開始漏出的狀態。

逆洗Backwash

對於裝填在管柱中的離子交換樹脂,以上升流讓洗淨水流動於樹脂床,去除異物,同時進行沉降、平整樹脂床的一種操作。

吸附Adsorption

物質附著在離子交換體的表面及內部的化學性活性基上。

速度比值SV、Space velocity

代表相對於裝填在管柱中的樹脂量,在1個小時內通過的液量比(倍量)。

空隙Voids

在裝填於管柱中的狀態下,離子交換樹脂粒子間的孔隙。

g當量Gram equivalent

與mol同樣為反應物質的量的單位。使用於顯示分子量除以離子價數的值的克數,以2價的硫酸離子(分子量98)為例,1g當量的質量為49g。有時候也單純標示為當量或eq (equivalent)。

原水Raw water

應進行處理的水,若為溶液則稱為原液(Feed或Influent)。

硬度Hardness

溶解於水中的鈣及鎂離子。這些碳酸氫鹽稱為一次硬度,碳酸氫鹽會經由煮沸而變成不溶性的碳酸鹽。

循環Cycle

在離子交換中,一般均重複通水與再生數次,這個重複的次數稱為循環數。

再生劑Regenerant

用來活化離子交換體的藥劑。陽離子交換樹脂的再生一般是使用鹽酸,陰離子交換樹脂則是使用氫氧化鈉溶液,但依目的的不同,另外也可能使用其他的藥劑。

酸度Acidity

表示存在於溶液中的氫離子(H+)濃度。

收縮Shrinkage

離子交換樹脂因為外部溶液的滲透壓而脫水收縮,使得體積減少。

樹脂床深度Bed depth

將離子交換樹脂裝填、沉降於管柱時,作為基準的離子交換樹脂床的深度。

上升流Upflow

從管柱的底部供給流體,從頂部排出流體。

Bed

保存於管柱中的離子交換樹脂層。

床膨脹Bed expansion

裝填於管柱中的離子交換樹脂因為逆洗之故,使得離子交換樹脂流動,並在一定的高度浮游。可利用流速來調節床膨脹的高度。

流出液Effluent

經過離子交換處理的溶液。

磺基Sulfonic group

使用於強酸性陽離子交換樹脂官能基的酸基(-SO3H)。

靜態系統Static system

讓離子交換樹脂與溶液在燒杯等容器中接觸進行批次反應的方式。由於離子交換是平衡反應,所以溶液與離子交換樹脂的離子分布有一定比率的終末點。

沸石Zeolite

天然產出的含水矽酸鹽礦石,在一定的條件下具有離子交換的作用。

洗淨Rinse

在通液及再生結束時,沖洗殘留在樹脂床之中的藥液等之操作。

線速度LV、Linear velocity

管內的流體流量為Q(m3/h)、管截面積為A(m2)時,Q/A(m/h)為線速度。離子交換管柱中的線速度,可用速度比值SV×樹脂床高度(m)求得。

除離子Deionization

去除溶液中所含有的離子。

除礦Demineralizing

透過離子交換樹脂去除構成鹽類的無機離子。

電解質Electrolyte

在水中解離而離子化,形成傳導電流之溶液的化合物。

動態系統Dynamic system

相對於靜態系統的方式。以通過裝填在管柱中的離子交換床來進行離子交換的操作方式。

批次操作Batch operation

讓離子交換樹脂與溶液在燒杯等容器中接觸的靜態系統,在反應結束後,利用傾瀉(傾析)來分離離子交換樹脂與溶液。

酸鹼值pH

用來表示溶液之酸度的數值,氫離子濃度的負對數。pH1為強酸性、pH14為強鹼性,Ph7為中性。

PK值pK

用來表示電解質之解離限度,該化合物之離子化常數的負對數。

預留空間Freeboard

在逆洗操作中,為了讓離子交換樹脂可膨脹並流動,因而在管柱的樹脂床上端所預設的空間。

平衡反應Equilibrium reaction

由於離子化之化合物的相互作用,此時產生的產物傾向於返回至反應物與產物兩者在達到一定比率存在之平衡點前所構成的物質。

膨潤Swelling

離子交換樹脂之樹脂粒子內的水分量因交換基的型態而改變,由於體積變化,因此其比例表現為以交換基的基準型態為基礎的膨潤率。

損耗Attrition

離子交換樹脂的粒子與其他粒子相摩擦而發生的摩擦疲勞。

密度Density

離子交換樹脂所占的體積與質量的比,有視密度(Apparent density)與真濕密度(True wet density)。視密度代表1L離子交換樹脂在脫水狀態下的質量,真濕密度代表濕潤狀態下的質量與同體積之水質量的比。

洩漏Leakage

未經由離子交換去除且通過管柱,在處理水中驗出的現象。

陽離子Cation

帶正電的離子。

淋洗Elution

使用含有較高濃度的溶液,從離子交換樹脂溶析出吸附的離子。

容量Capacity

代表離子交換樹脂具有的離子交換容量,有總交換量(Total exchange capacity)、中性鹽分解容量(Salt splitting capacity)、貫流容量(Breakthrough capacity)等。

流速Flow rate

溶液在一定時間內通過離子交換管柱並流出的量。通常使用速度比值SV(Space velocity)。

母體構造

大多為苯乙烯類,代表母體為苯乙烯與二乙烯苯的共聚合體。部分弱酸性陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂有丙烯類,母體為丙烯酸或甲基丙烯酸與二乙烯苯的共聚合體。丙烯類的陰離子交換樹脂親水性佳,對於有機物具有優秀的耐污染性能,但是耐熱溫度略差。

官能基

用簡化的化學式表示各個離子交換樹脂的官能基。

銷售時的基準型

代表標準產品之交換基的基準型。標準的強酸性陽離子交換樹脂為鈉離子型(R-Na形),強鹼性陰離子交換樹脂為氯化物離子型(R-Cl形),弱酸性陽離子交換樹脂為氫離子型(R-H形),弱鹼性陰離子交換樹脂則為游離鹼基型,但精製品可能會將陽離子交換樹脂轉換為氫離子型、陰離子交換樹脂轉換為氫氧化物離子型之後再出貨。

形狀

目前所有的Amberlite™均為球狀,但苯酚類的離子交換樹脂有塊狀的產品。

視密度

銷售時的基準型,經充分水合之離子交換樹脂在水中的1L體積,將出貨時的表面附著水在既定的一定條件下進行脫水後之狀態的質量。雖然會因為粒徑不同等因素而發生若干變動,但透過統計性地處理視密度來決定基準的出貨重量(Shipping weight)。

真濕密度

銷售時的基準型,在既定的一定條件下,將經過充分水合之離子交換樹脂的表面附著水進行脫水,然後使用比重瓶測量真濕密度(True wet density),在逆洗時的膨脹率及混床式(MONO-BED™)下使用時,用以判斷分離難易度的指標等。

保水能力

銷售時的基準型,代表在既定的一定條件下,將經過充分水合之離子交換樹脂的表面附著水進行脫水,在脫水後的狀態,離子交換樹脂粒子內部可保有的水分量。越是具有多孔性,數值越大,所以可依保水能力來推測該產品大概的性質。

有效粒徑、均一係數

透過篩分來測量離子交換樹脂的粒子大小,將常態分布的狀態在對數機率圖上繪製為直線,求得對應篩分殘留百分率累計值為90%及40%的篩分孔徑(mm)。對應90%的孔徑(mm)稱為有效粒徑,對應40%的孔徑與有效粒徑的比稱為均一係數。均一係數越接近1.0,粒徑越整齊一致。隨著製造技術的進步,可強制地去除小粒徑的部分與大粒徑的粒子,輕易地調整粒度分布。此種情況下的粒度分布不是呈現常態分布,所以在對數機率圖表中不會顯示直線。因此,為了表示平均粒徑,有時候也使用將對應50%的孔徑標示為「中間徑」的方式。此外,因共聚合體的共聚合反應技術進步,和傳統的產品相較之下,可製造出粒徑非常整齊而均一的粒徑樹脂,採取「調和平均粒徑(HMPS)」的標示也越來越多。雖然均一粒徑樹脂的定義尚未明確,但均一係數為1.2以下。另外,最近為了迅速地進行粒度分布測量,已使用了粒度分布測量器,而非依靠篩分。

總交換容量

離子交換樹脂具有的所有交換基發揮作用時的離子交換能力,一般以水中平均單位體積的mg當量來表示。越是具有多孔性,平均單位體積的總交換容量越小。在離子交換樹脂的基礎研究中,總交換容量雖然備受重視,但實務上只是參考值程度,沒有太大的意義。將mg當量換算成碳酸鈣(CaCO3)的分子量,代表相當於1L的離子交換樹脂可吸附幾g鹽的能力,此種方法從很久以前就開始使用。

最高操作溫度

離子交換樹脂的母體在高溫下也不會溶融。因此標示官能基的安定性開始顯著受損的溫度作為參考值。陰離子交換樹脂依照交換基的型態,耐熱性有所不同,一般而言,鹽基較為安定。弱酸性陽離子交換樹脂則相反,以氫離子型較為安定。

有效pH範圍

以離子交換樹脂發生反應的pH範圍為概略的標準,不是嚴謹的標準。並非代表離子交換樹脂對於溶液pH的安定性。

膨潤率

離子交換樹脂的體積根據交換基的型態而改變。雖然是依離子的水合數而定,但以強酸性陽離子交換樹脂為例,從鈉離子型變成氫離子型時,體積就會增加。強鹼性陰離子交換樹脂也一樣,從氯化物離子型變成氫氧化物離子型時,體積也會增加。弱酸性、弱鹼性的離子交換樹脂則相反,弱酸性陽離子交換樹脂為氫離子型的體積小,例如,當變成鈉離子型時,體積就顯著增加,弱鹼性陰離子交換樹脂也一樣,從游離鹼基型變成鹽型時,體積就會增加。膨潤率是將總交換容量全部進行轉換時的最大值,但會依lot而多少有些變化,因此為參考值。

備註欄

附記作為參考的事項。凝膠型的強酸性陽離子交換樹脂可以用交聯度(DVB%)來表示產品的多孔性程度,所以記載作為參考。陰離子交換樹脂在製造工程中發生二次交聯,所以DVB%無法表示多孔性的程度。此外,弱酸性陽離子交換樹脂中記載了pKa值,pKa值越小,酸度越強。

對於今後有意使用離子交換樹脂程序者

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