離子交換樹脂原理文獻

A. 離子交換樹脂的工作原理

離子交換樹脂是一類帶有功能基的網狀結構的高分子化合物，它由不溶性的三維空間網狀骨架、連接在骨架上的功能基團和功能基團上帶有相反電荷的可交換離子三部分構成。
離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、
陰離子交換樹脂和兩性離子交換樹脂。
離子交換樹脂不溶於水和一般溶劑。
大多數製成顆粒狀，也有一些製成纖維狀或粉狀。樹脂顆粒的尺寸一般在0.3～1.2mm
范圍內，大部分在0.4～0.6mm之間。
它們有較高的機械強度(堅牢性)，化學性質也很穩定，在正常情況下有較長的使用壽命。
按化學活性基團首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類。
陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類。
陰離子樹脂又分為強鹼性和弱鹼性兩類。
離子交換樹脂的工作原理
在離子交換過程中，水中的陽離子（如Na+、Ca2+、
K+、
Mg2+、Fe3+等）與陽離子交換樹脂上的H+
進行交換，水中陽離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中。
水中的陰離子（如Cl-、HCO3-等）與陰離子交換樹脂上的OH-進行交換，水中陰離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的OH-
交換到水中。而H+
與OH-
相結合生成水，從而達到脫鹽的目的。
離子交換機理：化學吸附
歷程：
與液固相反應的歷程類似，
①溶液內離子擴散至樹脂表面，
②由表面擴散到樹脂內部，
③離子交換，
④被交換的離子從樹脂內部擴散至表面，
⑤被交換的離子再擴散至溶液中，
控制步驟為內擴散。
(1)
強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。(2)
弱酸性陽離子樹脂這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+
而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。(3)
強鹼性陰離子樹脂這類樹脂含有強鹼性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH－而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
(4)
弱鹼性陰離子樹脂這類樹脂含有弱鹼性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。

B. 陽離子交換樹脂的作用原理

陽離子交換樹脂原理則是當溶液通過陽離子樹脂層時，即通過酸性離子層時，酸性離子與H離子（氫離子）發生交換，樹脂吸附溶液中的陽離子，然後離子間再層層進行置換，會得到PH小於3的酸性溶液。再將溶液中的酸進行反洗，最後將樹脂中的鈉鈣離子再置換出來。

C. 離子交換樹脂的原理

離子交換樹脂是人工合成的顆粒狀有機高分子化合物，有交換劑本體（有機高聚物內，用R表示）和交換容基團兩部分組成。可以分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類
可以通過硬水處理的過程來理解。硬水先後通過分別裝有陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂的離子交換柱。硬水中的Ca2+ Mg2+等陽離子和Clˉ等陰離子先後與交換樹脂中德H+和OHˉ起例子交換作用，從而軟化硬水。例子方程式為
陽離子交換樹脂的原理 2RSO3H+ Ca2+ = (RSO3)2Ca +2H+
陰離子交換樹脂的原理 RN(CH3)3OH +Clˉ = RN(CH3)3Cl + OHˉ

D. 離子交換樹脂吸附的原理

離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料.在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換.按交換基團性質的不同,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類.
陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團,其中的氫離子能與溶液中的金屬離子或其他陽離子進行交換.例如苯乙烯和二乙烯苯的高聚物經磺化處理得到強酸性陽離子交換樹脂,其結構式可簡單表示為R—SO3H,式中R代表樹脂母體,其交換原理為 2R—SO3H＋Ca2+——（R—SO3）2Ca＋2H+
這也是硬水軟化的原理.
陰離子交換樹脂含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團.它們在水中能生成圓談OH-離子,可與各種陰離子起交換作用,其交換原理為
R—N（CH3）3OH＋Cl- ——R—N（CH3）3Cl＋OH-
由於離子交換作用是可逆的,因此用過的離子跡腔輪交換樹脂一般用適當濃度的無機酸或鹼進行洗滌,可恢復到原狀態而重復使用,這一過程稱為再生.陽離子交換樹脂可用稀鹽酸、稀硫酸等溶液淋洗；陰離子交換樹脂可用氫氧化姿信鈉等溶液處理,進行再生.
離子交換樹脂的用途很廣,主要用於分離和提純.例如用於硬水軟化和製取去離子水、回收工業廢水中的金屬、分離稀有金屬和貴金屬、分離和提純抗生素等.

E. 用離子交換樹脂軟化水的原理是什麼

離子交換(Ion Exchange)法是利用離子交換樹脂交換離子的能力，按水處理的要求將原水中所不需要的離子通過交換而暫時佔有，然後再將它釋放到再生液中，使水得到軟化的水處理方法。
離子交換樹脂是一種由有機分子單體聚合而成的，具有三維網路結構的多孔海綿狀高分子化合物。在構成網路的主鏈上有許多活動的化學功能團，這些功能團由帶電荷的固定離子和以離子鍵與固定離子相結合的反離子所組成。樹脂吸水膨脹後，化學功能團上結合的反離子與水中的離子進行交換。陽離子交換樹脂可吸附Ca2+、Mg2+等陽離子，陰離子交換樹脂可吸附Cl-、HCO3-、SO42-、CO32- 等陰離子，從而使原水得以凈化。反應式如下：
R-H+(-SO3H+)+ Ca2+、Mg2+→R-SO3Ca(Mg)+H+
R-OH-(≡N-OH-)+ HCO3-、SO42-、CO32-→R≡N- SO42-( HCO3-、CO32-)+OH-
H++ OH-→H2O
經過幾組樹脂的反復交換，水的硬度和鹼度都能得到較好控制。處理過的水含鹽量可降至5～10mg/L以下，硬度接近0，pH值接近中性。

F. 離子交換樹脂的再生意義是什麼原理是什麼

離子交換樹脂使用一段時間後，吸附的雜志達到飽和的狀態，需要進行再生處理，使用化學葯劑將樹脂所吸附的離子和其他雜質洗脫除去棚粗，讓其回復原來的組成和性能。所以意義是將飽和離子交換樹脂把結合上的陰陽離子拿下來，讓它恢復軟化水的功能。該項操作使其資源可再生，節約成本，保護環境。

離子交換樹脂的再生原理：

1、 常規的再生處理：強酸行和強鹼性樹脂再生困難，需要再生劑量比理棚毀論值高很多；

弱酸性或弱鹼性則較易再生，所以劑量只需稍多於理論值。

大孔型和交聯度低的樹脂易再生，鏈和鎮凝膠型和交聯度高的樹脂則要較長的再生反應時間。

再生劑的種類根據樹脂的離子類型來選用，並適當地選擇價格低的酸鹼或鹽。

2、 特殊的再生處理：污染嚴重的樹脂，可用酸、鹼性食鹽溶液反復處理。如果效果未達到理想狀態，還可以用氧化法處理（加入次氯酸鈉溶液）。

G. 離子交換樹脂的原理

簡單的說就是需處理的物質的離子與樹脂中的離子互換,以實現分離或是凈化.

H. 離子交換色譜的原理以及陰陽離子交換樹脂的特性

(1)
強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－so3h，容易在溶液中離解出h+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如so3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的h+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離野睜解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與h+結合而恢復原來的組成。
(2)
弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－cooh，能在水中離解出h+
而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如r-coo－(r為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低ph下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如ph5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
(3)
強鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有強鹼性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－nr3oh(r為碳氫基團)，能在水中離解出oh－而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中或仿的陰頌團歲離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強，在不同ph下都能正常工作。它用強鹼(如naoh)進行再生。
(4)
弱鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱鹼性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-nh2、仲胺基(二級胺基)-nhr、或叔胺基(三級胺基)-nr2，它們在水中能離解出oh－而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如ph1～9)下工作。它可用na2co3、nh4oh進行再生。