離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程:
離子交換樹脂作用環境中的水溶液中,含有的金屬陽離子(Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基(—SO3H)、羧基(—COOH)或苯酚基(—C6H4OH)等酸性基團,在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換,使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上,而樹脂上的H+交換到水中,(即為陽離子交換樹脂原理)。
水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂(含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基(—NH2)或亞胺基(—NH2)等鹼性基團,在水中易生成OH-離子)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,(即為陰離子交換樹脂原理)。而H+與OH-相結合生成水,從而達到脫鹽的目的。
(1)離子交換樹脂是怎麼製造的擴展閱讀:
離子交換樹脂使用方法:
1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目,有些可達到50目,因此在使用前要先乾燥,粉碎,過篩,通常乾燥時在烘箱中進行,亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行,粉碎時不要分得過細,否則影響實驗收率。
2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理,然後用10倍體積的水洗,再用10倍量4%鹽酸處理,最後用蒸餾水洗至中性,然後將氯型轉化成OH型,再轉化成氯型,最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可,不必洗至中性。
3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中,加水充分攪拌除掉氣泡,靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後,傾去上層泥狀顆粒;反復操作直至上層液澄清後,即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲,用玻璃棒將其壓平,將樹脂倒入柱子中,還要注意防止氣泡產生。
4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液,以適當流速通過柱子,亦可將樣品溶液反復通過柱子,直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。
5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來,常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等,可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。
6、樹脂再生。
B. 什麼是離子交換樹脂的轉型
IUPAC(國際純粹與應用化學聯合會)對離子交換樹脂的轉型的定義是高分子聚合物根本性轉變過程。
離子交換樹脂(高分子聚合物)都是用有機合成的方法得到的。它的常見原料是苯乙烯或者丙烯酸、丙烯酯,通過聚合反應生成的三維空間體網狀結構的基因,再在基因上導入不同類型的化學活性團而合成。
它的分類通常有酸性離子交換樹脂和鹼性離子交換樹脂之分。酸性離子帶正電可以置換出需要去除的陽離子,鹼性離子帶負電。
它的用途很廣,發電廠的水處理過程中,食品工業,例如糖的脫色,抗生素的制備,半導體,原子能、電子工業都有使用。
C. 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。
D. 廢離子交換樹脂是怎麼產生的
離子交換技術。離子交換是一種特殊的動態吸附過程,是由不溶於水的離子交換劑在電解質溶液中進行,廢離子交換樹脂是通過離子交換技術產生的,離子交換裝置有一半以上用於水處理脫鹽,而水處理脫鹽的主要是強酸性氫型陽離子交換樹脂和強鹼性氫氧型陰離子交換樹脂。
E. 什麼叫離子交換樹脂
什麼是離子交換樹脂?
1.離子交換樹脂是一種具有網狀立體結構、且不溶於酸、鹼和有機溶劑的固體高分子化合物.離子交換樹脂的單元結構由兩部分組成。一部分是不可移動且具有立體結構的網路骨架,另一部分是可移動的活性離子。
2.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。如果樹脂釋放的是活性陽離子,它就能和溶液中的陽離子發生交換,稱陽離子交換樹脂如果釋放的是活性陰離子,它就能交換溶液中的陰離子,稱陰離子交換樹脂。
離子交換樹脂的原理是什麼?
在離子交換過程中,水中的陽離子(如Na+、Cat、Kt、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C1-、HCO,等)與陰離子交換樹脂上的O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0H-相結合生成水,從而達到過濾的目的。
F. 離子交換樹脂的原材料是什麼
一般骨架是苯乙烯和二乙烯苯的交聯產物,再加上相應的功能集團如磺酸基或者季氨基。
此外還有丙烯酸系等等很多種骨架。