烘乾的離子交換樹脂

A. 什麼叫離子交換樹脂

什麼是離子交換樹脂？

離子交換是一種可逆的化學反應，其中從溶液中除去溶解的離子並用相同或類似電荷的其他離子替換。離子交換樹脂本身不是化學反應物，而是促進離子交換反應的物理介質。樹脂本身由形成烴網路的有機聚合物組成。整個聚合物基質是離子交換位點，其中帶正電離子（陽離子）或帶負電離子（陰離子）的所謂「官能團」固定在聚合物網路上。這些官能團容易吸引相反電荷的離子。

離子交換樹脂基質通過在稱為聚合的過程中使烴鏈彼此交聯而形成。交聯使樹脂聚合物具有更強，更有彈性的結構和更大的容量（按體積計）。雖然大多數IX樹脂的化學組成是聚苯乙烯，但某些類型是由丙烯酸（丙烯腈或丙烯酸甲酯）製造的。然後樹脂聚合物經歷一種或多種化學處理以將官能團結合到位於整個基質中的離子交換位點。這些官能團賦予離子交換樹脂其分離能力，並且從一種樹脂到下一種樹脂會有很大差異。最常見的成分包括：

1.強酸陽離子交換樹脂

由聚苯乙烯基質和磺酸鹽（SO 3 -）官能團組成，其中帶有鈉離子（Na 2+）用於軟化應用，或氫離子（H +）用於脫礦質

2.弱酸陽離子交換樹脂

樹脂由丙烯酸聚合物組成，該聚合物已用硫酸或苛性鈉水解以產生羧酸官能團。由於它們對氫離子（H +）的高親和力，弱酸陽離子交換樹脂通常用於選擇性地除去與鹼度相關的陽離子。

3.強鹼陰離子交換樹脂

通常由經過氯甲基化和胺化的聚苯乙烯基質組成，以將陰離子固定到交換位點。1型強鹼陰離子交換樹脂是通過應用三甲胺生產的，其產生氯離子（Cl -），而2型強鹼陰離子交換樹脂通過應用二甲基乙醇胺生產，其產生氫氧根離子（OH -）。

4.弱鹼陰離子交換樹脂

通常由經過氯甲基化的聚苯乙烯基質組成，然後用二甲胺胺化。弱鹼陰離子交換樹脂

的獨特之處在於它們不具有可交換的離子，因此用作酸吸收劑以除去與強無機酸相關的陰離子。

5.螯合樹脂

螯合樹脂是最常見的特種樹脂類型，用於選擇性去除某些金屬和其他物質。在大多數情況下，樹脂基質由聚苯乙烯組成，盡管多種物質用於官能團，包括硫醇，三乙基銨和氨基膦等。

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B. 離子交換樹脂主要用來干什麼

1、水處理行業

離子交換樹脂在水處理行業的需求量很大，約占離子交換樹脂產量的90%，用於水中的各種陰陽離子的去除:離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上。

2、食品工業行業

離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上，例如:高果糖漿的製造是由玉米中萃出澱粉後，再經水解反應，產生葡萄糖與果糖，而後經離子交換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業中的消耗量僅次於水處理。

3、制葯行業

離子交換樹脂對制葯行業的發展表現在新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用，鏈黴素的開發成功即是突出的例子。

近年來，離子交換樹脂在中葯提成等方面的研究液取得了成果。

4、合成化學和石油化學行業

離子交換樹脂在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應;用離子交換樹脂代替無機酸、鹼，同樣可進行上述反應，且優點更多，如樹脂可反復使用，產品容易分離，反應器不會被腐蝕，不污染環境，反應容易控制等。

另外，甲基叔丁基醚的制備，就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與甲醇反應而成，代替了原有的可對環境造成嚴重污染的四乙基鉛。

5、環境保護行業

離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環境保護問題上，如許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質，這些可用樹脂進行回收使用，如去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影製片廢液里的有用物質等。

6、濕法冶金行業

離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。

7、電子、核科技等高端技術行業

隨著現代有機合成工、技術的迅速發展，研究製成了許多種性能優良的離子交換樹脂，並開發了多種新的應用方法，如離子交換樹脂在電子、核工業等高端技術行業就獲得了廣泛應用。

C. 交換樹脂的交換量有哪幾種表示方式

一、離子交換樹脂的交換容量有哪幾種？

1、總交換容量：表示每meq/g(干樹脂)或 meq/mL(濕樹脂)能夠進行交換的化學基團的總量，打個比方，比如總共有25毫升樹脂，交換容量為 1 meq/mL的樹脂，總交換容量就是25meq/mL。

2、工作交換容量：表示樹脂在一定的條件下，能夠進行交換的能力，主要與樹脂的種類、溫度、進水的流速、總交換容量等因素有關，根據樹脂的使用環境、條件的不同，樹脂的交換容量也會不同。

3、再生交換容量：再生交換容量指的是，樹脂在吸附飽和，進行再生之後，樹脂還能夠有多少交換容量，再生交換容量除了和樹脂本察掘扒身的性能有關以外，主要就是和樹脂再生時使用的再生劑有關，再生交換容量一般是總交換容量的70-80%。

二、離子交換樹散豎脂工作交換容量的測試方法：

1、陽樹脂工作交換容量計算公式：Qa=(A+S)V/ VR

Qa：陽樹脂的工作交換容量，單位為mol/m³

A：陽床平均進水鹼度，單位為mmol/l

S: 陽床平均出水酸度，單位為mmol/l

V: 周期制水總量敗昌, 單位為m³

VR：床內樹脂體積（逆流再生則不含壓脂層體積），單位為m³

2、陰樹脂工作交換容量計算公式：Qk=（S+〔CO2〕+〔SiO2〕）V/ VR

Qk：陰樹脂工作交換容量，

〔CO2〕：陰床進水平均CO2濃度，單位為mmol/l;

〔SiO2〕：陰床進水平均SiO2濃度，單位為mmol/l;

S、V、 VR同陽樹脂工作交換容量公式；

三、影響交換容量的因素有哪些？

1、樹脂在再生時，需要正確的使用再生方法，一般情況，逆流再生要比順流再生的工作交換容量大。

2、再生劑的選擇也會對樹脂的交換容量有一定的影響，如果使用的再生劑純度不高，那樹脂可能會被污染。

3、進水的流速如果太快了，樹脂還沒有完全將水中的雜質交換完，水就直接流出了樹脂，這樣產水中就會含有雜質，交換容量也會受到影響。

4、水溫一般在25-35攝氏度之間，有利於離子交換。

D. 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。

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F. 離子交換樹脂的交換原理

離子交換樹脂的內部結構，由三部分組成，分別是：

1、高分子骨。

由交聯的高分子聚合物組成；

2、離子交換基團。

它連在高分子骨架上，帶有可交換的離子（稱為反離子）的離子型官能團或帶有極性的非離子型官能團；

3、孔。

它是在干態和濕態的離子交換樹脂中都存在的高分子結構中的孔（凝膠孔）和高分子結構之間的孔（毛細孔）。

在交聯結構的高分子基體（骨架）上，以化學鍵結合著許多交換基團。這些交換基團也是由兩部分組成：固定部分和活動部分。

交換基團中的固定部分被束縛在高分子的基體上，不能自由移動，所以稱為固定離子；交換基團的活動部分則是與固定離子以離子鍵結合的符號相反的離子，稱為反離子或可交換離子。反離子在溶液中可以離解成自由移動的離子，在一定條件下，它能與符號相同的其他反離子發生交換反應。

1、離子交換的選擇性定義：

離子交換劑對於某些離子顯示優先活性的性質。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一，有些離子易被交換樹脂吸附，但吸著後要置換下來就比較困難；而另一些離子很難被吸著，但被置換下來卻比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。

離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發生交換。一般來說，離子交換樹脂對價數較高的離子的選擇性較大。對於同價離子，則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中，原子序數較大的離子其水合半徑較小，陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對於強酸性陽離子交換樹脂來說，它對一些離子的選擇性順序為：Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+。離子交換反應是可逆反應，但是這種可逆反應並不是在均相溶液中進行的，而是在固態的樹脂和溶液的接觸界面間發生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。

2、以001×7強酸陽離子交換樹脂為例說明：

001×7強酸陽離子交換樹脂是一種凝膠型離子交換樹脂，其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道，孔道裡面充滿了水分子，在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當原水當中的Ca2+，Mg2+等陽離子-擴散到樹脂的孔道中時，由於該樹脂對Ca2+，Mg2+等陽離子選擇性強於對H+的選擇性，所以H+就與進入樹脂孔道中的Ca2+，Mg2+等陽離子發生快速的交換反應，Ca2+，Mg2+等陽離子被固定到樹脂交換基團上面，被交換下來的H+向樹脂的孔道中-擴散，最終擴散到水中。

（1）邊界水膜內的擴散

水中的Ca2+，Mg2+等陽離子向樹脂顆粒表面遷移，並擴散通過樹脂表面的邊界水膜層，到達樹脂表面；

（2）交聯網孔內的擴散（或稱孔道擴散）

Ca2+，Mg2+等陽離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔，並進行擴散，到達交換點；

（03）離子交換

Ca2+，Mg2+等陽離子與樹脂基團上的可交換的H+進行交換反應；

（4）交聯網孔內的擴散

被交換下來的H+在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散。

（5）邊界水膜內的擴散

最終擴散到水中。

鑒於離子交換樹脂反應的可逆性，反應後的樹脂通過處理，重新轉化為原來的離子交換樹脂，這樣又可以進入下一循環，其循環次數視所用樹脂類型不同而定。

G. 離子交換樹脂的使用方法是什麼

離子交換樹脂的使用方法及步驟：

1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目，在使用前要先乾燥，粉碎，過篩；粉碎時不要分得過細，否則影響實驗收率。

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。

H. 什麼是離子交換樹脂呢

離子交換樹脂是一種用於水處理技術的材料，它能夠通過特定的化學反應去除水中的雜質。離子交換樹脂的主要作用原理在於與溶液中的離子進行交換，從而達到凈化水質的目的。在陽離子交換樹脂中，樹脂上的酸性基團（如磺酸基、羧基或苯酚基等）能夠釋放出氫離子（H+），而溶液中的金屬陽離子（如鈣、鎂等）則與之進行交換。這樣，陽離子就被吸附到樹脂上，而樹脂上的氫離子則被釋放到水中。

在陰離子交換樹脂中，樹脂上的鹼性基團（如季胺基、胺基或亞胺基等）能夠釋放出氫氧根離子（OH-），而溶液中的陰離子（如硫酸根、氯離子等）則與之進行交換。這樣，陰離子就被吸附到樹脂上，而樹脂上的氫氧根離子則被釋放到水中。通過這一過程，離子交換樹脂能夠有效地去除水中的雜質，包括金屬離子和溶解的鹽類。

在陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂共同作用下，溶液中的氫離子與氫氧根離子結合生成水，從而達到脫鹽的效果。這一過程使得離子交換樹脂在水處理領域得到了廣泛應用，包括飲用水凈化、工業廢水處理、純水制備等多個方面。通過合理選擇和使用離子交換樹脂，可以有效地去除水中的各種雜質，提高水質，滿足不同需求。