一种离子交换树脂失效程度的评估方法与流程

技术特征：
1.一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：步骤1，将离子交换树脂置于恒温振荡器，从超特高压换流阀内冷水系统中取出定量溶液与离子交换树脂混合，间隔一定的时间再从超特高压换流阀内冷水系统中取出定量溶液与离子交换树脂混合，如此循环，直至吸附平衡并获取平衡吸附量；步骤2，将离子交换树脂置于离子交换柱中，在一定温度下将超特高压换流阀内冷水系统中的溶液通过恒流泵经过离子交换柱，每隔一定时间测定流出溶液的浓度，直至与初始溶度相等，获得离子交换树脂对超特高压换流阀内冷水系统中降解产物的吸附特性；步骤3，建立langmuir和freundlich吸附等温模型，对数据进行拟合，获得饱和吸附量、吸附强度特征常数；步骤4，利用准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型对数据进行拟合，获得吸附速率常数、内扩散速率常数；步骤5，根据步骤1
‑
4获得的平衡吸附量、吸附质量、饱和吸附量、吸附强度、吸附速率常数、内扩散速率常数计算离子交换树脂失效程度。2.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，所述步骤1中恒温振荡器的振荡频率设置为180
‑
250rpm、温度设置为25
‑
35℃，从超特高压换流阀内冷水系统中取出定量溶液的时间间隔为10
‑
20分钟，定量溶液的取样体积与离子交换树脂的质量之比为100
‑
200ml:50
‑
60g。3.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，所述步骤1中平衡吸附量q
e
根据公式(1)计算，如下：式中：c0和c
e
分别表示超特高压换流阀内冷水系统溶液的初始浓度和平衡浓度，m表示离子交换树脂的质量，v表示从超特高压换流阀内冷水系统中取出来的溶液体积。4.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，所述步骤2具体为：称取50
‑
60g的离子交换树脂，预先在去离子水中浸泡24
‑
30小时后装填在离子交换柱中，在25
‑
35℃下将超特高压换流阀内冷水系统溶液以3ml/min
‑
5ml/min流速通过恒流泵由下往上流经离子交换柱，每隔20
‑
30分钟测定流出溶液的浓度，直至与初始溶度相等，获得离子交换树脂对超特高压换流阀内冷水系统中降解产物的吸附质量m
x
随时间的变化曲线。5.根据权利要求4所述的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，所述步骤2中测定流出溶液的浓度时按照如下方法：在波长545nm处采用铬天青
‑
s分光光度法测定流出溶液的吸光度，根据标准曲线方程获得溶液的浓度。6.根据权利要求4所述的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，所述步骤2中测定流出溶液的浓度时按照如下方法：在波长630nm处采用铬天青s
‑
溴化十六烷基吡啶分光光度法测定流出溶液的吸光度，根据标准曲线方程获得溶液浓度。7.根据权利要求3所述的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，所述步
骤3中langmuir和freundlich吸附等温模型如公式(2)和(3)所示：骤3中langmuir和freundlich吸附等温模型如公式(2)和(3)所示：式中：q
m
表示饱和吸附量，k
l
为langmuir吸附平衡常数，k
f
为freundlich吸附平衡常数，n为吸附强度特征常数；对数据进行拟合，获得饱和吸附量、吸附强度具体为：以c
e
为横坐标、c
e
/q
e
为横纵坐标做直线，根据公式(2)该直线的斜率为1/q
m
且该直线在纵坐标轴上的截距为1/(q
m
k
l
)，从而获得饱和吸附量q
m
；以ln c
e
为横坐标、ln q
e
为横纵坐标做直线，根据公式(3)该直线的斜率为1/n且该直线在纵坐标轴上的截距为lnk
f
，从而获得吸附强度特征常数n。8.根据权利要求3所述的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，所述步骤4具体为：根据公式(4)
‑
(6)分别建立准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型，求出吸附速率常数、内扩散速率常数，具体为：ln(q
e
‑
q
t
)＝lnq
e
‑
k1t
ꢀꢀꢀꢀ
(4)q
t
＝k
i
t1/2
ꢀꢀꢀꢀ
(6)式中，q
t
表示t时刻的吸附量，t表示吸附时间，k1表示一级动力学吸附速率常数，k2表示二级动力学吸附速率常数，k
i
表示内扩散速率常数；获得不同时刻t下的吸附量q
t
，以t为横坐标、ln(q
e
‑
q
t
)为纵坐标做直线，根据公式(4)该直线的斜率为
‑
k1，从而获得一级动力学吸附速率常数k1；以t为横坐标、t/q
t
为纵坐标做直线，根据公式(5)该直线的在纵坐标上的截距为1/(k2q
e2
)，从而获得二级动力学吸附速率常数k2；以t
1/2
为横坐标、q
t
为纵坐标做直线，根据公式(6)该直线的斜率为k
i
，从而获得内扩散速率常数k
i
。9.根据权利要求1所述的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，其特征在于，所述步骤5具体为：根据公式(7)获得步骤1
‑
4获得的平衡吸附量q
e
、吸附质量m
x
、饱和吸附量q
m
、吸附强度特征常数n、一级动力学吸附速率常数k1、二级动力学吸附速率常数k2、内扩散速率常数k
i
离子交换树脂失效程度n
f
之间的定量关系，则离子交换树脂失效程度具体为：n
f
＝m
x
/q
e
m
x
/q
m
n(k1 k2 k
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)n
f
越大，说明失效程度越严重，需及时更换离子交换树脂。

技术总结
本发明公开了一种离子交换树脂失效程度的评估方法，具体为：步骤1，获取离子交换树脂的平衡吸附量；步骤2，获取离子交换树脂对超特高压换流阀内冷水系统中降解产物的吸附特性；步骤3，建立Langmuir和Freundlich吸附等温模型，对数据进行拟合，获得饱和吸附量、吸附强度特征常数；步骤4，利用准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型对数据进行拟合，获得吸附速率常数、内扩散速率常数；步骤5，根据获得的平衡吸附量、吸附质量、饱和吸附量、吸附强度、吸附速率常数、内扩散速率常数计算离子交换树脂失效程度。本发明的一种离子交换树脂失效程度的评估方法，实现对离子交换树脂失效程度进行定量准确评估。度进行定量准确评估。度进行定量准确评估。


技术研发人员：付钰伟 党建 王闯 陈驰 张在秦 贾嵘
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2021/12/13