鍋外離子交換軟化法，就是將水在進入鍋爐之前，通過與離子交換樹脂進行交換反應，除去水中的離子態(tài)雜質(zhì)。離子交換軟化法一般采用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，型號為001×7，舊型號為732。
球形的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯苯的共聚體為骨架組成的立體結構，其空間被結合水所充滿。這種結構類似排布錯亂的蜂巢，在樹脂內(nèi)形成縱橫交錯的“孔道”，離子交換基團就分布在孔道的骨架上，水中的離子通過孔道到達交換位置進行交換反應，交換下來的離子由孔道擴散到水中，從而完成了離子交換的全部過程。
樹脂顆粒的微觀結構如右圖。離子交換樹脂在使用時，如何保持表面的清潔，孔道不被除數(shù)堵塞，離子在孔道內(nèi)移動暢通等，對離子交換反應速度是一個不可忽視的問題。
離子交換樹脂的性質(zhì)
1、形狀
離子交換樹脂一般均呈球形狀。呈球狀顆粒的樹脂與樹脂總量的質(zhì)量分數(shù)稱為圓球率。對于軟化水處理來說，圓球率越大越好，一般應達90%以上。
2、顏色
離子交換樹脂因其組成的成份、基團和結構等不同，而呈現(xiàn)出不同的顏色，苯乙烯樹脂大都呈黃色。
樹脂的本身顏色一般與其物理性能和化學性能并無大的關系。在使用中，因交換離子的轉(zhuǎn)換，樹脂顏色也會發(fā)生一些變化，這一般是正常現(xiàn)象。但如果樹脂受鐵離子或有機物等雜質(zhì)的污染，顏色明顯變深、變暗，就很可能會影響到樹脂的性能，尤其是交換容量會大大降低，在這種情況下，應對樹脂進行復蘇處理。
另外，雖然有時同一型號的樹脂，各批生產(chǎn)的顏色會略有不同，但同一批生產(chǎn)的樹脂顏色應是均勻一致的。如果樹脂中明顯混雜有不同顏色的顆粒，則該樹脂的質(zhì)量就很難保證，購買時應注意鑒別。
3、粒度
離子交換樹脂的粒度是指樹脂以出廠時的活性基團形式，在水中充分膨脹后的顆粒直徑。樹脂的粒度一般為0.3-1.2mm。
樹脂顆粒的大小，對離子交換水處理工藝有較大的影響。顆粒大，離子交換速度慢，樹脂交換容量??；顆粒小，水流通過樹脂層的壓力損失大，當樹脂顆粒過小時，還會嚴重影響交換器的出水，且樹脂易跑失；如果顆粒大小相差很大，對交換器的運行和再生也很不利，首先會造成水流分布不勻，阻力增大；其次在反洗時，若流速過大易沖走小顆粒樹脂，流速過小則不能松動大顆粒樹脂。
4、含水量
由離子交換樹脂的結構可知，樹脂中孔道內(nèi)的自由水分和交換基團上的結合水分構成了樹脂水分，001×7樹脂的含水量占其質(zhì)量的一半，約為45-55%。
樹脂在使用中，如果發(fā)生鏈的斷裂、微孔結構的變化，交換容量下降等現(xiàn)象，含水量也隨著起變化。因此，樹脂含水量的變化也反映出樹脂內(nèi)在的質(zhì)量變化。
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5、密度
樹脂的密度，根據(jù)含水情況可分為干密度和濕密度，干密度大，實用意義不大，所以不常用。
濕密度又有濕真密度和濕視密度之分。它的區(qū)別是，前者在計算樹脂的體積時樹脂顆粒之間的空隙不計入，叫真實體積；后者則包括孔隙所占的體積，叫堆積體積?？捎蓾褚暶芏扔嬎愠鰳渲难b載量。
經(jīng)常應用的是濕視密度，計算式為：
6、耐磨性
耐磨性是樹脂的一項重要指標，耐磨性差，機械強度就低，在使用中破碎嚴重，損耗量大，樹脂層阻力大，嚴重的會影響設備的產(chǎn)水量。正常情況下樹脂每年破損率不超過5%。
7、溶脹性
將干燥的樹脂浸入水中時，其體積往往會變大。有時樹脂在失效時和再生后，體積也會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為樹脂的溶脹性。由于樹脂具有這樣的性能，因而在其交換和再生的過程中會發(fā)生脹縮現(xiàn)象，多次的脹縮會促使顆粒破碎。另外，干燥的樹脂如直接浸泡在水中，樹脂也會因一下子溶脹而碎裂，故干燥樹脂需先浸泡在飽和食鹽水中，讓其逐漸溶脹。
8、溶解性
樹脂是一種不溶于水的高分子化合物，但在產(chǎn)品中免不了會含有少量低聚合物。這些低聚合物較易溶解，因此新樹脂在使用初期，往往會因低聚合物逐漸溶解，而使出水帶有顏色。
樹脂在使用中，有時也會發(fā)生某些高分子轉(zhuǎn)變成膠體漸漸溶入水中的現(xiàn)象，Na型樹脂比Ca型易膠溶，所再生后備用的軟水器剛投入運行時，有時會產(chǎn)生出水帶黃色的現(xiàn)象，就是樹脂發(fā)生膠溶的緣故。
9、交換容量
樹脂的交換容量是離子交換劑最重要的性能指標，它是衡量樹脂可能交換離子數(shù)量多少的指標。實際應用中，一般有以下兩種交換容量：
全交換容量：表示樹脂內(nèi)離子交換基團全部發(fā)生交換反應時的交換容量，單位為mmol（一價基本單元物質(zhì)）/g（干樹脂）或mmol（一價基本
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單元物質(zhì)）/mL（濕樹脂）兩種。當樹脂的結構一定時，全交換容量基本上是一個常數(shù)，001×7陽離子交換樹脂的全交換換容量規(guī)定≥4.5mmol/g。全交換容量僅應用在樹脂的試驗研究上，而在實際使用時，常用工作交換容量。
工作交換容量：表示在工作條件下，單位體積樹脂所具有的離子交換量，單位為mmol（一價基本單元物質(zhì)）/mL（濕樹脂）或mol/L（濕樹脂）
兩種。樹脂的工作條件，包括原水的成分、雜質(zhì)濃度、溫度、流速、出水水質(zhì)要求、樹脂層高度、運行方式和設備結構的合理性等。
工作交換容量受工作條件影響很大，所以數(shù)值不可能是一個常數(shù)，它的變化幅度很大。工作交換容量與全交換容量的關系不大，但與再生條件有直接關系。也就是說，樹脂再生的好壞直接影響其工作交換容量的大小。
10、離子交換的選擇性
離子交換樹脂對水中各種離子的交換能力是不同的，有些離子容易與樹脂發(fā)生交換反應，但交換后要將它們再生下來就比較困難；而另一些離子較難與樹脂發(fā)生交換反應，但很容易從樹脂中再生下來，離子交換樹脂對不同離子的交換反應難易程度不同的這種性質(zhì)，稱為離子交換的選擇性。
離子交換的選擇性與離子所帶電荷及水合離子半徑等有關，離子所帶電荷越多，水合離子半徑就越小，也就越容易與樹脂發(fā)生交換反應。001×7樹脂離子交換的選擇性順序為：Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。從上面的選擇性順序可以看出鈉型離了交換樹脂（RNa）與水中的Ca2+、Mg2+很容易發(fā)生交換反應，生成R2Ca和R2Mg，但要將它們再生下來就比較困難。
001×7強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂部分性能指標
| 指標名稱 | 指 標 | |
| 一級品 | 二級品 | |
| 含水量（%） | 45-55 | 45-55 |
| 質(zhì)量全交換容量mmol/g（干樹脂） | ≥4.2 | ≥4.0 |
| 濕真相對密度（20℃） | 1.23-1.28 | 1.23-1.28 |
| 濕視密度（g/ml） | 0.75-0.85 | 0.75-0.85 |
| 耐磨率（%） | ≥93.0 | ≥88.0 |
| 粒度0.3-1.2mm（%） | ≥95 | ≥95 |
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二、離子交換樹脂的使用
離子交換樹脂雖然有很高的穩(wěn)定性，但是如果使用或貯存不當，也易受到污染或破損，從而導致其交換容量下降甚至喪失。
1、樹脂使用前處理
新樹脂在使用之前，應進行預處理，其目的是：洗去樹脂表面的可溶性雜質(zhì)及樹脂在制造過程中所夾雜的金屬離子，并使樹脂轉(zhuǎn)型成所需的形式。樹脂經(jīng)適當?shù)念A處理不僅可提高其穩(wěn)定性，而且還可以起到活化樹脂、提高工作交換容量和出水質(zhì)量的作用。
新樹脂在預處理前，應先用水使樹脂充分膨脹，但如果樹脂在運輸或貯存過程中脫了水，則不可將干樹脂直接浸入水中，以防樹脂因急劇膨脹而破裂。對于已脫水的樹脂，須先放在20-24%的食鹽水中浸泡一定時間，然后逐漸用水稀釋，使樹脂緩慢地膨脹到體積。
鈉離子交換樹脂在使用前用10-15%的食鹽水浸泡18-20小時，然后用水清洗至出水合格，便可投入運行。
2、樹脂使用中應注意的問題
要盡量避免或減少樹脂的磨損，并防止樹脂交替地風干和濕潤、冷凍和過熱等，保持樹脂的強度。
要盡量避免或減少對樹脂的污染，如懸浮物、有機物、鐵離子、游離氯等雜質(zhì)的污染，保持樹脂的穩(wěn)定性。
三、離子交換樹脂的貯存
樹脂的貯存要注意以下幾個問題：
1、濕法貯存
樹脂如失水風干會大大影響其強度和使用壽命，因此必須注意保持樹脂的水分。貯存時，可將樹脂浸泡在清水中或食鹽水中。如果是包裝未拆封的新樹脂，應注意包裝的密封和完整，防止因包裝破損而使樹脂失水。
2、鹽型存放
軟水器如停用時間較長，應將已使用過的鈉離子交換樹脂用10%的NaCl溶液轉(zhuǎn)成Na型。
3、防凍防熱
樹脂在貯存和運輸過程中，溫度不宜過高或過低，一般不超過40℃，不得在0℃以下。所以樹脂不宜放在高溫設備附近，夏季不要放在陽光直接照射的地方；冬季應注意保溫，如無保溫條件，可將樹脂貯存
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在相應濃度的食鹽水中，以免凍裂。NaCl溶液的冰點如下表。
| NaCl的質(zhì)量分數(shù)（%） | 5 | 10 | 15 | 20 | 23.5 |
| 冰點（℃） | -3.0 | -7.0 | -10.8 | -16.3 | -21.2 |
4、防止污染和發(fā)霉
新樹脂貯存時，應避免和鐵容器、氧化劑、油類及有機溶劑等接觸，以防樹脂污染。軟水器如長期停用時，為防止交換器內(nèi)壁及樹脂表面因微生物繁殖而長青苔等藻類或發(fā)霉，應定期更換交換器內(nèi)的清水，尤其是在溫度較高的條件下，更應注意。必要時可用滅菌處理:可用1-2%的過乙酸或0.5-1%甲醛滅菌溶液浸泡數(shù)小時，然后用水沖洗至不含滅菌劑為止。
此外，樹脂在貯存時還應防止重物的擠壓，以免破碎。
001×7是在交聯(lián)為7%的苯乙烯—二乙烯苯共聚體上帶有磺酸基（—SO3H）的陽離子交換樹脂。主要用于硬水軟化和純水制備，也用于濕法冶金、制糖、制藥、味精行業(yè)，以及作為催化劑和脫水劑。
二、執(zhí)行標準：GB13659–1992 DL/T519–2004 SH2605.01–2003
三、理化性能指標：
| 指 標 名 稱 | 指 標 |
| 外 觀 | 棕黃至棕褐色球狀顆粒 |
| 出 廠 型 式 | 鈉 型 |
| 含 水 量 % | 45.00～50.00 |
| 質(zhì)量全交換容量 mmol/g | ≥4.50 |
| 體積全交換容量 mmol/ml | ≥1.90 |
| 濕 視 密 度 g/ml | 0.77～0.87 |
| 濕 真 密 度 g/ml | 1.250～1.290 |
| 范 圍 粒 度 % | （0.315mm～1.250mm）≥95.0 |
| 下 限 粒 度 % | (＜0.315mm)≤1.0 |
| 有 效 粒 徑 mm | 0.400～0.700 |
| 均 一 系 數(shù) | ≤ 1.60 |
| 磨 后 圓 球 率 % | ≥ 90.00 |
四、使用時參考指標：
| 指 標 名 稱 | 參 考 值 |
| pH 范 圍 | 1～14 |
| 使用溫度 鈉 型 ℃ | 120 |
| 轉(zhuǎn)型膨脹率 （Na+-H+） % | ≤ 10 |
| 工作交換容量 mmol/L | ≥ 1200 |
| 運 行 流 速 m/h | 15～30 |
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